Submitted by Helena Bejio (helena.bejio@unioeste.br) on 2018-06-06T23:38:42Z No. of bitstreams: 2 Tatiane_Chiapetti_2018.pdf: 1019042 bytes, checksum: 3ae3a11a1d957b41b0ef7b8fd8f4efa5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T23:38:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tatiane_Chiapetti_2018.pdf: 1019042 bytes, checksum: 3ae3a11a1d957b41b0ef7b8fd8f4efa5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The leaves of the tree popularly called espinheira-santa have beneficial compounds, and these benefits are scientifically proven. The plant has antioxidant activity, antifungal activity and several other characteristics. It is very important to develop studies on vegetables that can replace the use of medicines and also pesticides, as the number of intoxications, diseases and even the resistance of microorganisms by the excessive use of drugs is increasing. The objective of the present work was to evaluate the antioxidant properties of two species of spine-santa (Maytenus ilicifolia and Maytenus aquifolium) under different methods of extraction and subsequent chromatographic separation and also the evaluation of its antifungal activity against the fungus Cylindrocladium clavatum in eucalyptus. The extraction methods for the first work were percolation at 28 ° C for 7 days and ultrasound at different temperatures (50 ° C, 60 ° C and 70 ° C) for 15 minutes. Chromatographic separation solvents were hexane, chloroform and methanol. The antioxidant activity was evaluated by the DPPH, ABTS and FRAP methods. For the evaluation of the antifungal activity, a set of analyzes was done to verify the effectiveness of extracts of the espinheira-santa species in different ways. Firstly, the extracts applied to the fungus were incorporated in culture medium at a fixed concentration of 2000mg L-1, followed by the evaluation of the minimum inhibitory concentration in 5 and 15 days, sporulation in 15 days, and the end of evaluation in eucalyptus leaves. The extract of the espinheira-santa had similar results for the two species analyzed. High levels of antioxidant activity were found for all the tests performed and this occurred mainly in extraction with lower temperature. The extracts that stood out most in antioxidant activity were the crude extracts and extracts obtained with solvent methanol in the chromatography, for all the methods of evaluation of the antioxidant activity. In the evaluations of the antifungal activity it was observed that all the extracts in fixed concentrations of 2000 mg L-1 and later of 500 mg L-1 were effective in controlling the fungus. In the evaluation of the minimum inhibitory concentration the extract obtained with chloroform solvent was the one that stood out in the effectiveness of the control. The extract also inhibited sporulation gradually according to the concentration applied, that is, the higher the concentration of the extract applied, the greater the inhibition of sporulation. For the evaluations in the eucalyptus leaves, the extracts were also effective, and this was according to the concentration used, with the highest concentrations being the most effective. And this occurred mainly for the crude extract and the methanolic. It was also noticeable the effect of delay of the growth of the colonies and sporulation with the application of the extracts. / As folhas da árvore chamada popularmente de espinheira-santa possuem compostos benéficos à saúde, e esses benefícios são comprovados cientificamente. A planta possui atividade antioxidante, atividade antifúngica e diversas outras características. Se faz muito importante o desenvolvimento de estudos acerca de vegetais que possam substituir o uso de remédios e também de agrotóxicos, pois é crescente o número de intoxicações, doenças e mesmo da resistência de microrganismos pelo excesso do uso de compostos químicos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar as propriedades antioxidantes de duas espécies de espinheirasanta (Maytenus ilicifolia e Maytenus aquifolium) sob diferentes métodos de extração e posterior separação cromatográfica e também a avaliação de sua atividade antifúngica contra o fungo Cylindrocladium clavatum em eucalipto. Os métodos de extração para o primeiro trabalho foram percolação à temperatura de 28 °C por 7 dias e ultrassom com diferentes temperaturas (50 °C, 60 °C e 70°C), por 15 minutos. Os solventes de separação cromatográfica foram hexano, clorofórmio e metanol. A atividade antioxidante foi avaliada pelos métodos DPPH, ABTS e FRAP. Para a avaliação da atividade antifúngica foi feito um conjunto de análises para que se pudesse verificar a eficácia dos extratos das espécies da espinheira-santa de diferentes modos. Primeiramente analisando os extratos aplicados no fungo de forma incorporada em meio de cultura em concentração fixada de 2000 mg L-1, seguido da avaliação da concentração inibitória mínima em 5 e 15 dias, da esporulação em 15 dias e pôr fim a avaliação em folhas de eucalipto. O extrato da espinheira-santa teve resultados semelhantes para as duas espécies analisadas. Foram encontrados elevados teores de atividade antioxidante para todos os testes feitos e isso ocorreu principalmente em extração com menor temperatura. Os extratos que mais se destacaram em atividade antioxidante foram os extratos bruto e o extratos obtido com solvente metanol na cromatografia, para todos os métodos de avaliação da atividade antioxidante. Nas avaliações da atividade antifúngica foi observado que todos os extratos em concentrações fixada de 2000 mg L-1 e posteriormente de 500 mg L-1 se faziam efetivos no controle do fungo. Na avaliação da concentração inibitória mínima o extrato obtido com solvente clorofórmio foi o que se destacou na eficácia do controle. O extrato também inibiu a esporulação gradativamente de acordo com a concentração aplicada, isso é, quanto maior a concentração do extrato aplicado, maior a inibição da esporulação. Para as avaliações nas folhas de eucalipto, os extratos também tiveram eficácia, e essa foi de acordo com a concentração utilizada, sendo as maiores concentrações as mais efetivas. E isso ocorreu principalmente para o extrato bruto e o metanólico. Foi notável também o efeito de retardamento do crescimento das colônias e esporulação com a aplicação dos extratos.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1176098 bytes, checksum: f4af6c1315fb2c04cc38083433e1f89d (MD5) Previous issue date: 2003-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we analyze a heat exchanger type cylindrical evaporator usually employed on the domestic refrigerators. The internal flow occurs with a fluid in phase change process. Equations representing the problem under study are the equations of conservation of mass momentum and energy. The tool used to solve these differential equations is the generalized integral transform technique (GITT) produces hybrid solutions for both the hydrodynamic field as for the thermal field. The used model for the evaporator considers it as straight duct and with stratified flow where both phase liquid and vapor can flow with different too. To avoid mathematical complexity of modeling each phase separately is introduced the void fraction concept. The thermal and hydrodynamic fields are studied on the dimensional form and combine as a coupled problem. The thermal field is plotted against enthalpy. / Neste trabalho analisamos um trocador de calor do tipo evaporador cilíndrico, largamente utilizado em refrigeradores domésticos. O escoamento interno ocorre com um fluido em mudança de fase. As equações representativas do problema em estudo são as equações da conservação da massa, da quantidade de movimento e da energia. A ferramenta utilizada para solucionar estas equações diferenciais é a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT), que produz soluções híbridas tanto para o campo hidrodinâmico como para o campo térmico. O modelo considera que este evaporador é um tubo reto, com escoamento estratificado, onde ambas as fases, líquida e gasosa, podem escoar com velocidades diferentes. Para evitar a complexidade de se modelar cada fase separadamente é introduzido o conceito de fração de vazio. Os campos de velocidade e térmico são estudados na forma adimensional e formam um problema acoplado. O campo térmico é representado em função da entalpia.

[pt] Um sistema térmico de armazenamento da energia com pasta de cristais de gelo foi desenvolvido para aplicações de condicionamento de ar e resfriamento de processos. O sistema usa um evaporador orbital de haste, um trocador de calor vertical do tipo tubo e carcaça com intensificação mecânica de transferência de calor. A pasta de gelo é produzida continuamente sem acumulação no evaporador e é compatível com unidades condensadoras convencionais, tanques de armazenamento e bombas. Soluções aquosas diluídas ou soluções inorgânicas de salmoura promovem a formação de cristais de gelo, e o gelo líquido resultante pode ser bombeado ou por gravidade alimentar um tanque de armazenamento. O circuito hidráulico de refrigeração (carga térmica) pode ser desacoplado da produção do gelo utilizando-se o tanque de armazenamento. O armazenamento de gelo líquido fornece temperaturas consistentemente baixas à medida que se derrete o gelo, que por sua forma pode ser derretido também muito rapidamente. Com suas altas temperaturas características de evaporação e elevados fluxos do calor, os sistemas de geração de gelo líquido apresentam potencial para reduzir significativamente os custos de capital inicial e operação, quando comparados com tecnologias de sistemas estáticos de gelo ou ice harvesting. / [en] New ice crystal slurry thermal energy storage (TES) system has been developed for both HVAC and process cooling applications. The system uses an orbital rod evaporator (ORE), a vertical shell-and-tube heat exchanger with mechanical heat transfer augmentation, as a dynamic ice maker to generate liquid ice. Ice forms continuously without accumulation in the ORE and is compatible with conventional condensing units, storage tanks, and pumps. Dilute glycol or inorganic brine solutions promote formation of ice crystals, and the resulting liquid ice may be pumped or gravity fed to a storage tank. The cooling load circuit can be hydraulically decoupled from ice production at the storage tank. Stored liquid ice provides consistently low solution supply temperatures over significant portions of the ice melt period and may be melted very rapidly. With its characteristic high evaporator temperatures and high heat fluxes, ORE TES systems have the potential for significantly lower capital and operating costs than static ice or ice harvesting technologies.

[pt] É desenvolvido um modelo de simulação de evaporadores automotivos tipo placa (Brazed Laminated Plate), para o resfriamento de ar úmido. O modelo estudado adota o método de análise local, onde o trocador de calor é dividido em um número de elementos de troca de calor, para os quais as equações de troca de calor e de conservação de energia são aplicadas. Para efeito da determinação do coeficiente local de troca de calor e do fator de atrito, o modelo considera duas regiões na troca de calor. Pelo lado do refrigerante foi considerada uma região bifásica (líquido - vapor) e outra, de superaquecimento (vapor). No lado do ar têm-se duas condições: com a superfície do evaporador seca ou molhada. Para cada zona foram levados em conta diferentes mecanismos de transferência de calor. Também foi estudada a queda de pressão do lado do refrigerante e do lado do ar, utilizando, para tal, as respectivas correlações de queda de pressão. Para a simulação foram consideradas definidas as condições de entrada dos fluídos e a geometria do evaporador. Um programa foi desenvolvido em FORTRAN para calcular os estados termodinâmicos de saída dos dois fluidos. As propriedades do refrigerante foram calculadas utilizando o software REFPROP versão 7.0, desenvolvido no NIST, EUA, o que permitiu a modelagem do trocador de calor operando com uma vasta gama de refrigerantes. Novos refrigerantes, H e 1234yf, ainda não constantes da biblioteca REFPROP v07, foram também testados. Os resultados da simulação foram comparados com dados experimentais disponíveis. / [en] A simulation model for automotive brazed laminate plate evaporators, for humid air cooling, was developed. The model adopts the local analysis method, where the heat exchanger is divided into a number of elemental control volumes, for which the equations of heat transfer and conservation of energy are applied. In order to determine the local heat transfer coefficient and friction factor, the model considers different regions in the heat exchanger. In the refrigerant side, two-phase or superheated flows were considered. In the air side, dry or wet surface conditions were modeled. For each zone different mechanisms of heat transfer and pressure drop were taken in account. The simulation model assumed prescribed evaporator geometry and inlet conditions for both fluids. A computer program was developed in FORTRAN to calculate overall thermodynamic outlet states of both fluids. Refrigerant properties were calculated using the software REFPROP version 7.0, developed by the NIST, U.S.A.. It allowed the modeling of the evaporator, operating with a vast range of refrigerants. New refrigerants, fluids H and 1234yf, (still not available in REFPROP v07 libraries) also were tested. The results of the simulation were compared with available experimental data.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADRIANO BORGES MARTINS DA SILVA.pdf: 3121513 bytes, checksum: 07dee82c52a009778c436836023d7495 (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / The Kraft pulping process responsible for producing more than 130 million tons / year of all pulp produced in the world, is widely spread due to recycling of the chemicals used in pulping, NaOH and Na2S and co-generation of energy and steam for the chemical recovery process, where the residual weak black liquor from the wood cooking, is transformed into heavy black liquor by water evaporation and concentration of the liquor. Evaluating the chemical composition and the difference in solids caused by the water evaporation liquor has been proposed to study the corrosion process caused by the presence of black liquor in different types of metals used in evaporation plant, evaluating the physico-chemical properties of the black liquor in two distinct points of the evaporation plant, the impact caused by the effect of the presence of black liquor in 1020 alloy steel, stainless steel 304L and SAF 2205 duplex and compare the corrosion rate and polarization resistance experienced by the 1020 steel, stainless steel 304L and SAF 2205 duplex at two different concentrations. For verification of corrosion rate, electrochemical concepts were used according to the method ASTM G59-97, where electrodes were fabricated with three types of steels to be studied, the latter being immersed in the solution of black liquor, and evaluated their respective corrosion rates. In all conditions studied the 1020 alloy steel showed the worst corrosion rate and polarization resistance among the studied metals. For the 304L stainless steel and SAF 2205 duplex stainless steel both have acceptable corrosion rates for use with small additions between certain situations between 304L and SAF 2205 duplex steels, but as corrosion rates remained near the various situations studied so it is necessary to evaluate the financial viability of the application of one of the two leagues in the process. / O processo de polpação KRAFT responsável pela produção de mais de 130 milhões de toneladas/ano de toda celulose produzida no mundo, é amplamente difundido devido à reciclagem dos produtos químicos utilizados na polpação, NaOH e Na2S e a co-geração de energia e vapor durante o processo de recuperação química, onde o licor negro fraco residual do cozimento da madeira é transformado em licor negro forte, pela evaporação da água e concentração deste licor. Avaliando a composição química e a diferença no teor de sólidos ocasionado pela evaporação da água do licor foi proposto estudar o processo corrosivo causado pela presença de licor negro em diferentes tipos de metais utilizados em planta de evaporação, avaliando as propriedades físico-químicas do licor negro em dois pontos distintos da planta de evaporação, o impacto causado pelo efeito da presença de licor negro em ligas de aço 1020, aços inoxidáveis 304L e duplex SAF 2205 e comparar a taxa de corrosão e a resistência de polarização sofrida pelo aço 1020, aços inoxidáveis 304L e duplex SAF 2205 em duas concentrações diferentes. Para verificação da taxa de corrosão, foram utilizados conceitos eletroquímicos conforme a metodologia ASTM G59-97, onde foram confeccionados eletrodos com os três tipos de aços a serem estudados, sendo estes imersos na solução de licor negro, e avaliados suas respectivas taxas de corrosão e resistência de polarização. Em todas as condições estudadas o aço 1020 apresentou a pior taxa de corrosão entre os metais estudados. Para os aços inoxidáveis 304L e duplex SAF 2205, os dois apresentam taxas de corrosão aceitáveis para sua utilização, com pequenas vantagens entre determinadas situações entre os aços 304L e o duplex SAF 2205, porém como as taxas de corrosão se mantiveram próxima nas várias situações estudadas assim é necessário avaliar a viabilidade financeira da aplicação de uma das duas ligas em processo.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-08-09T15:47:57Z No. of bitstreams: 1 Jeferson Daniel Mathias_.pdf: 884742 bytes, checksum: c605c6232011e4df63e940eb350ced6c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T15:47:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jeferson Daniel Mathias_.pdf: 884742 bytes, checksum: c605c6232011e4df63e940eb350ced6c (MD5) Previous issue date: 2017-03-22 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / A importância dos sistemas de refrigeração industrial é notória, destacando-se seu uso em grandes plantas químicas e petroquímicas e, principalmente, na indústria alimentícia, em frigoríficos, onde o consumo de energia tem impacto diretamente na qualidade e no valor final do produto. A modernização dos critérios de projeto de equipamentos de refrigeração visando à diminuição de custos de fabricação, manutenção, instalação, consumo de energia e de carga de refrigerante no sistema através do uso de novos materiais, diminuição do volume dos evaporadores e tanques separadores é uma necessidade atual e está sendo colocada em prática pela grande maioria das empresas fabricantes de equipamento. Desta forma, justifica-se a importância de avaliar a eficiência do sistema de refrigeração com evaporadores inundados conforme a variação do número de recirculação do refrigerante. A aplicação dos conceitos de evaporador inundado com recirculação através da refrigerante amônia tem intuito de ampliar os estudos em evaporadores industriais, visto a escassez de informações nessa área. Onde os resultados obtidos dos testes experimentais do evaporador inundado com recirculação de líquido possibilitam quantificar a influência no número de recirculação na capacidade do evaporador e na queda de pressão do escoamento do refrigerante no interior dos tubos comparados com os valores estimados por correlações utilizadas. Visto que, o evaporador apresentou um incremento de capacidade com o aumento do número de recirculação na ordem de 9,3%, variando de 108,6 a 118,7 kW, conforme dados coletados. Observa-se que no estudo das correlações estimadas e analisadas para o cálculo do coeficiente de transferência de calor no lado do ar, a correlação de Kim et al. (1999) para aletas planas e tubos, foi a que apresentou os menores erros relativos para o cálculo do coeficiente global de transferência de calor. A queda de pressão durante o escoamento da amônia no evaporador para cada número de recirculação, apresenta valores entre 15,2 a 35,7 kPa, representando um incremento de 134,8% e o título do refrigerante na saída do evaporador teve sua variação, em relação do número de recirculação de 0,67 até 0,248. / The importance of industrial refrigeration systems is notorious, highlighting their use in large chemical and petrochemical plants and, especially in food industry, in slaughterhouses, where the energy consumption impacts directly on quality and final value of the product. The modernization of project criteria for refrigeration equipment aiming at reducing the costs of manufacturing, maintenance, installation, energy consumption and refrigerant load in the system using new materials and decreasing the volume of evaporators and separator tanks is a current need and it is being implemented by the vast majority of equipment manufacturing companies. Therefore, it is justified the importance of evaluate the efficiency refrigeration system with Liquid Overfeed Evaporator according to the variation of refrigerant’s recirculation number. The application of the concepts of Liquid Overfeed Evaporator with recirculation through the ammonia refrigerant intends to expand the studies in industrial evaporators, given the scarcity of information in this area. The results obtained from the experimental tests of flooded evaporators with liquid recirculation make it possible to quantify the influence of the recirculation number in the capacity of the evaporator and in the pressure drop of the refrigerant flow inside the tubes compared with the values estimated through the used correlations. The evaporator presented an increment of capacity by increasing the recirculation number in the order of 9.3%, varying between 108.6 and 118.7 Kw, according to collected data. It is observed that in the study of estimated and analyzed correlations for the calculation of the coefficient of heat transfer on the air side, the correlation of Kim et al. (1999) to flat fins and tubes presented the smallest relative errors for the calculation of the global heat transfer coefficient. The pressure drop during the ammonia’s flow in the evaporator for each recirculation number showed values between 15.2 and 35.7 kPa, representing an increase of 134.8%, while the quality of the refrigerant at the output of the evaporator showed its variation, related to the number of recirculation, between 0.67 and 0.248.

Submitted by Nara Lays Domingues Viana Oliveira (naradv) on 2015-06-23T18:20:38Z No. of bitstreams: 1 DANIELDEITOS.pdf: 2301580 bytes, checksum: 0e88198dccb50c04a43cba524f61d255 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-23T18:20:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIELDEITOS.pdf: 2301580 bytes, checksum: 0e88198dccb50c04a43cba524f61d255 (MD5) Previous issue date: 2012-06 / Banco Santander / Banespa / Este trabalho apresenta uma análise do desempenho hidráulico do lado do escoamento do ar de uma nova geometria de tubos para evaporadores de túneis de congelamento. Estes evaporadores são trocadores de calor de tubo-aletados e fluxo cruzado. A nova geometria dos tubos consiste em um perfil tipo gota, que é testada e comparada com tubos circulares, já estudados e com resultados disponíveis na literatura. O objetivo do trabalho é determinar experimentalmente valores para perda de carga para as duas geometrias, comparar os resultados e apontar a geometria que apresenta as melhores características de perda de carga. É apresentada uma ampla revisão feita na literatura disponível sobre estudos realizados com relação ao efeito de diversos parâmetros no desempenho destes trocadores de calor, entre eles a geometria dos tubos, e os resultados indicam que tubos elípticos e achatados apresentam melhor desempenho térmico e menor perda de carga quando comparados com os tradicionais tubos circulares. O procedimento de cálculo para perda de carga para trocadores de calor tubo-aletados, também é apresentado. Para os evaporadores testados, foram mantidos constante o espaçamento entre tubos e o espaçamento entre aletas, variando apenas a geometria do tubo. As aletas usadas foram do tipo plana. Os testes foram realizados em túnel de vento construído em conformidade com a norma ANSI/ASHRAE 51-1999. Um ventilador gera um fluxo de ar que passa pela serpentina aletada e uma placa de bocais. Para diferentes velocidades de ar são obtidas a perda de carga no trocador de calor, as temperaturas médias de entrada e saída para o ar, a velocidade e a vazão de ar. Os resultados da perda de carga em função da velocidade do ar mostram que os tubos tipo gota tem desempenho hidráulico superior aos tubos circulares. Foi obtida uma redução média da perda de carga de 26% e do fator de atrito de 16%, comparando o tubo tipo gota com o tubo circular, para os ensaios realizados com regimes de escoamento que vão do laminar ao de transição. Uma análise da potência de ventilação mostrou novamente uma vantagem dos tubos tipo gota e na análise de uma situação real para um modelo de túnel de congelamento, os tubos tipo gota apresentaram uma redução da potência de ventilação total de 12,87%, quando comparado com os tubos circulares. Os modelos são ferramentas importantes para o projeto de trocadores de calor, assim foram analisadas diferentes correlações para predição do coeficiente de atrito do escoamento do ar através das aletas e comparadas com os dados experimentais. Verificou-se que a correlação de Gray e Webb (1986) foi a que melhor se ajustou, com um erro médio de 15% e a dispersão entre os valores medidos e calculados de 31% para tubos circulares e de 50% para o tipo gota. / This study presents an analysis of hydraulic performance of the air side for a new tube geometry of evaporators used in freezing tunnel. These evaporators are heat exchangers with finned tubes and air in cross flow. The new geometry consists in a wing profile tube that is tested and compared to circular tubes, which are already studied and with available results in literature. The objective of this work is determining experimentally the pressure drop for both geometries, comparing the results and pointing out the geometry that shows the best features for pressure drop. A comprehensive literature review is also presented and it focuses on studies concerning the effects of several parameters in these heat exchangers performance, including tube geometry. Several results have shown that elliptical tubes have better thermal performance and lower pressure drop when compared to the conventional circular tube. A review of the procedures calculation for fin-tube heat exchangers pressure drop is shown. For the evaporators tested, the spacing between tubes and fins, was kept constant by varying only the tube geometry and the fins were flat. The tests were carried out in a wind tunnel, built in accordance with ANSI/ASHRAE 51-1999. A fan generates an air flow that passes through the finned coil and a nozzle plate. For different air velocities and the pressure drop in the heat exchanger, input and output average air temperature, the velocity and flow of the air were registered. The results showed the dependence on the air velocity and that wing profile tubes have better hydraulic performance than circular tubes. An average reduction of 26% for pressure drop and 16% for friction factor for wing tubes were obtained in comparison to circular tubes, in tests in the regimes from laminar to transition flow. An analysis of ventilation power showed the advantage of wing tubes, and the evaluation of a real situation, on a freezing tunnel, the wing tubes show an average reduction of 12,87 % for total ventilation power when compared with circular tubes. The theoretical models are important tools for designing the evaporator, and in this study some correlations were evaluated to prediction of the air flow friction factor and were compared to experimental results. The Gray and Webb correlation (1986) presented the best fit, with 15% of average error and the dispersion between the measured and calculate values was 31% for circular tubes and 50% for wing tubes.

Orientador: André Luiz Seixlack / Resumo: Evaporadores são trocadores de calor usados em sistemas de refrigeração com a função de transferir calor do ambiente a ser refrigerado. As baixas temperaturas de operação desses trocadores de calor favorecem a formação de geada sobre suas superfícies. O acúmulo de geada, dependendo de sua espessura, pode reduzir a capacidade de refrigeração do evaporador e, consequentemente, reduzir também o desempenho do sistema de refrigeração. Neste trabalho apresenta-se um modelo distribuído para analisar a influência da formação e do adensamento de geada sobre o desempenho de evaporadores do tipo tubo-aletado, comumente usados em refrigeradores frost-free. O escoamento do fluido refrigerante no interior dos tubos é considerado unidimensional e dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. A queda de pressão do escoamento no interior dos tubos é considerada. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação de energia são usadas para modelar o escoamento do fluido refrigerante. Na região bifásica o escoamento é analisado segundo o modelo homogêneo. A equação da conservação da energia na parede do tubo também é resolvida, para o cálculo da distribuição de temperatura ao longo dessa parede. Do lado do ar, os princípios de conservação da massa, quantidade de movimento e de conservação da energia são empregados para simular a formação e crescimento da geada sobre a superfície do evaporador. O sistema de equaçõe... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Evaporators are heat exchangers of the refrigeration systems used to transfer heat from the refrigerated environment. Their low operating temperatures favour the frost formation on their surfaces. Frost accumulation, depending on its thickness, can reduce the evaporator cooling capacity and, consequently, also reduce the refrigeration system performance. This work presents a distributed model to analyze the influence of formation and frost densification on the performance of tube-finned evaporators, commonly used in “no-frost” household refrigerators. The refrigerant flow inside the tubes is taken as one-dimensional and divided in a two-phase flow region and a superheated vapor flow region. The pressure drop inside the tubes is considered. The fundamental equations of mass conservation, momentum, and energy conservation are used in order to model the refrigerant flow. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow region. The energy conservation equation for the evaporator tube wall is also solved to obtain of wall temperature distribution. On the air side, the principles of mass conservation, momentum and conservation of energy are employed to simulate the formation and frost growth on the evaporator surface. The system of equations is integrated numerically and solved iteratively by successive substitutions. Comparisons between numerical results obtained in this work and experiments available in open literature show good agreement. Considering the entire rang... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] O presente trabalho diz respeito ao desenvolvimento de um modelo de simulação para evaporadores do tipo casco e serpentina, com aplicações para resfriadores de água. O modelo considera o trocador de calor como divido em duas zonas: uma de evaporação e outra de superaquecimento. Diferentes mecanismos de transferência de calor, existentes em cada zona, foram, portanto, levados em consideração. Definidas as condições de entrada de ambos os fluidos e a geometria do evaporador,um programa escrito em FORTRAN foi desenvolvido para calcular o desempenho térmico do evaporador, incluindo a capacidade térmica, condições de saída do refrigerante e água e distribuição de área de troca pelas duas zonas. Propriedades do refrigerantes foram calculadas com subrotinas do pacote REFPROP, desenvolvido no NIST, EUA, permitindo a modelagem de equipamentos operando com uma vasta gama de refrigerantes, incluindo hidrocarbonetos e misturas não azeotrópicas. Em virtude da ausência de informação na literatura, um aparato experimental foi construído para a determinação do coeficiente de transferência de calor no lado da carcaça, por onde escoa a água. / [en] The present work is concerned with the development of a simulation model for shell and coil heat exchangers with first application in water-chillers. The model considers the heat exchanger as divided into two zones: two-phase region (boiling) and superheating region. Different refrigerant properties and heat transfer mechanisms are thus taken into account for each zone. For prescribed heat exchanger's geometry and water and efrigerant inlet conditions, a program in FORTRAN calculates the evaporator's performance which includes: refrigerant and water outlet conditions, evaporator's thermal capacity, and tube distribution for each zone. The REFPROP code programmed in FORTRAN was used for getting the local refrigerant properties, and the new kattan et al. s model for refrigerants boiling, including the new flow pattern map, was used for predicting the internal convective coefficient of heat transfer at the boiling region. A simple correlation was obtained for predicting the water convective coefficient depending on Reynolds number for the specific geometry at tested ranges of temperature. An evaporator was manufactured and an accurate test rig that included two controlled temperature baths and a data acquisition system was used for obtaining used data. The model is able to deal with a number of pure refrigerants and refrigerant blends. / [es] El presente trabajo discute el desarrollo de un modelo de simulación para evaporadores de tipo casco y serpentina, con aplicaciones para refrigeradores de agua. El modelo considera que el agente de intercambio de calor está divido en dos zonas: una de evaporación y otra de supercalentamiento. Por esto, se consideraron los diferentes mecanismos de transferencia de calor existentes en cada zona. Definidas las condiciones de entrada de ambos fluidos y la geometría del evaporador, se desarrolló un programa en FORTRAN para calcular el desempeño térmico del evaporador, incluyendo la capacidad térmica, condiciones de salida del refrigerante y agua y distribución de área de intercambio térmico por las dos zonas. Las popriedades del refrigerante fueron calculadas con subrutinas del paquete REFPROP, desarrollado en el NIST, EUA, lo que permitió modelar los equipos operando con una vasta gama de refrigerantes, incluyendo hidrocarbonetos y mezclas no azeotrópicas. En virtud de la ausencia de información en la literatura, se construyó un aparato experimental para la determinación del coeficiente de transferencia de calor en el lado del casco, por donde sale el agua.

Tesis por compendio / [ES] La tecnología de bombas de calor se ha vuelto estratégica en Europa, está extendiéndose rápidamente y se planea que reemplace las calderas de gas en un futuro cercano. Sin embargo, aún enfrenta desafíos, como encontrar refrige-rantes nuevos viables y altamente eficientes, y mejorar aún más el rendimiento del sistema. Para abordar este último problema, han surgido las bombas de calor de velocidad variable que prometen reducir el consumo anual e incremen-tar el confort adaptando la potencia suministrada a las necesidades cambiantes. Esta tecnología se está implementando ya, pero carece de una metodología estandarizada para diseñar y seleccionar sus componentes. Esta tesis tiene como objetivo establecer pautas de diseño generales para la selección y diseño de componentes de bombas de calor de velocidad variable, y ofrecer información valiosa que se pueda traducir en herramientas para asistir en la simulación, diseño, selección y detección de fallas en estos dispositivos. El contenido del estudio se puede dividir en tres áreas temáticas: En una primera parte, se estudian los compresores de velocidad variable. El compresor es el primer componente que se selecciona en una bomba de calor, modula la capacidad y es el principal consumidor de energía. Sin embargo, no existen metodologías bien establecidas para modelar su comportamiento. En esta parte, se realizan ensayos de caracterización de compresores de velocidad variable y sus inversores para comprender su comportamiento y proporcionar correlaciones compactas para modelar su rendimiento. En la segunda parte, se propone una metodología para dimensionar los intercambiadores de calor en bombas de calor de velocidad variable. Nor-malmente, se diseñan para una potencia fija y temperaturas de trabajo constan-tes, sin embargo, en las bombas de velocidad variable, la capacidad y las tempe-raturas de trabajo fluctúan significativamente con el tiempo. En esta parte, se estudia la evolución del rendimiento de los intercambiadores de calor con la capacidad (velocidad del compresor) y se propone una metodología de selec-ción/dimensionamiento que considera la evolución de la capacidad requerida y de las condiciones climáticas externas a lo largo del año. Por último, se evalúa la circulación del aceite en las bombas de calor de velocidad variable. Gestionar la lubricación en los compresores de velocidad variable es un problema típico ya que, para tener suficiente lubricación a bajas velocidades, el compresor termina bombeando un exceso de aceite a altas velo-cidades. En esta parte se estudia la evolución de las tasas de circulación de acei-te con la velocidad y se analiza teóricamente su efecto en el rendimiento de la bomba de calor. / [CA] La tecnologia de les bombes de calor s'ha tornat estratègica a Europa, s'està estenent ràpidament i es preveu que substituïsca les calderes de gas en un futur pròxim. Tanmateix, encara s'enfronta a desafiaments com trobar refrigerants nous viables i altament eficients, i millorar encara més el rendiment del sistema. Per abordar aquest darrer problema, han sorgit les bombes de calor de velocitat variable que prometen reduir el consum anual i incrementar el confort adaptant la potència subministrada a les necessitats variables. Aquesta tecnologia ja s'es-tà implementant, però manca d'una metodologia estandarditzada per dissenyar i seleccionar els seus components. Aquesta tesi té com a objectiu establir pautes de disseny generals per a la se-lecció i disseny de components de bombes de calor de velocitat variable, i oferir informació valuosa que es pugui traduir en eines per ajudar en la simulació, disseny, selecció i detecció de fallades d'aquests dispositius. El contingut de l'estudi es pot dividir en tres àrees temàtiques: En una primera part, s'estudien els compressors de velocitat variable. El compressor és el primer component seleccionat d'una bomba de calor, modula la capacitat i és el principal consumidor d'energia. Tanmateix, no hi ha metodo-logies ben establides per modelar el seu comportament. En aquesta part, es realitzen assajos de caracterització de compressors de velocitat variable i els seus inversors per comprendre el seu comportament i proporcionar correlaci-ons compactes per modelar el seu rendiment. En la segona part, es proposa una metodologia per dimensionar els inter-canviadors de calor en bombes de calor de velocitat variable. Normalment, es dissenyen per a una potència fixa i temperatures de treball constants, no obs-tant això, en les bombes de velocitat variable, la capacitat i les temperatures de treball fluctuen significativament amb el temps. En aquesta part, s'estudia l'evo-lució del rendiment dels intercanviadors de calor amb la capacitat (velocitat del compressor) i es suggereix una metodologia de selecció/dimensionament que considera l'evolució de les càrregues i de les condicions climàtiques externes al llarg de l'any. Finalment, s'avalua la circulació de l'oli a les bombes de calor de velocitat variable. Gestionar la lubricació als compressors de velocitat variable és un pro-blema típic, ja que per tenir suficient lubricació a baixes velocitats, el compres-sor acaba bombejant un excés d'oli a altes velocitats. En aquesta part s'estudia l'evolució de les taxes de circulació d'oli amb la velocitat i s'analitza teòricament el seu efecte en el rendiment de la bomba de calor. / [EN] Heat pump technology has become strategic in Europe, it is rapidly spread-ing, and it is planned to replace gas boilers in the near future. However, they still have challenges to solve, such as finding new viable and highly efficient refriger-ants and further increasing their system performance. For this latter issue, vari-able-speed heat pumps arise, which claim to decrease annual consumption and increase comfort by adapting the delivered capacity to the changing loads. This technology is being implemented but lacks a standardized methodology to de-sign and select its components. This thesis aims to establish comprehensive design guidelines for selecting and designing variable-speed heat pump components and give insights that can translate into valuable information and tools for engineers to assist them in the pump simulation, design, selection and fault detection. The content of the study can be divided into three thematic areas: In the first part, variable-speed compressors are studied. The compressor is the first selected heat pump component; it modulates the capacity and is the primary energy consumer. However, there are no well-established methodolo-gies to model their behavior. In this part, extensive testing of variable-speed compressors and their inverters was carried out to understand their behavior and to provide compact correlations to model their performance. The second part proposes a methodology to size heat exchangers for variable-speed heat pumps. Typically, they are designed for a fixed capacity and constant working temperatures. However, the capacity and working tempera-tures fluctuate significantly overtime in variable-speed pumps. In this part, the performance evolution of heat exchangers with capacity is studied, and a meth-odological selection/sizing technique is proposed that considers the evolution of external climatic conditions and loads over the year. Lastly, the oil circulation in variable-speed heat pumps is assessed. Man-aging lubrication in variable-speed compressors is a typical issue, as a design valid for sufficient lubrication at low compressor speeds will end up pumping excess oil at high speeds. In this final part, the evolution of oil circulation rates with speed is studied, and its effect on heat pump performance is theoretically analyzed. / I am indebted to the Spanish and European governments for their financial support with the grant PRE2018-083535, which made this research possible. Their commitment to academic excellence and research advancement has been crucial in successfully completing this thesis. / Ossorio Santiago, RJ. (2024). Modelling of Heat Pumps Working with Variable-Speed Compressors [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203104 / Compendio