Orientador: Kamal A. R. Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T08:11:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SalinasSedano_CarlosTeofilo_M.pdf: 4886050 bytes, checksum: 02e47281a58eb5815bc8be744976a594 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho modela o processo de formação de gelo sobre a superfície de uma placa ma quando é exposta a um fluxo de ar úmido. O modelo matemático utilizado é uma formulação unidimensional e transiente de fluxo e transferência de calor e massa, baseado na técnica de media volumétrica local. Utilizando este modelo pode-se predizer a densidade e o crescimento da espessura da camada porosa de gelo, assim como também a temperatura da superfície da camada porosa de gelo. Outras propriedades como a temperatura, a taxa de deposição de massa e a fração volumétrica das fases no interior da camada porosa de gelo também são avaliadas. Dados experimentais e numéricos disponíveis foram usadas para validar o modelo. Também foram realizados experimentos numéricos para escolher os melhores valores iniciais de difusividade e raio inicial do cristal de gelo, assim como o parâmetro de difusão superficial Fs. Utiliza-se finalmente este modelo para predizer a formação de gelo em placas paralela / Abstract: This paper models the frost formation process on a cold flat surface exposed to the flow of warm moist air. The model is a one dimensional transient formulation of flow, heat and mass transfer based upon the local volume averaging technique. This model enables predicting the ftost temperature, density and thickness distribution along the plate as well as the void fraction. Available experimental data was used to validate the model. Also numerical experiments were realized to choose the best initial values of the diffusivity and initial radius of the ice crystals and the frost diffusion parameter Fs. The model is also enables predicting a frost formation on paralleles flat plates / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-13Bitstream added on 2014-06-13T19:46:38Z : No. of bitstreams: 1 passos_rc_dr_guara.pdf: 1770423 bytes, checksum: 52d85fa85b14bb1966e79741204aa65f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os aparecimentos de formas de gelo em superfícies primárias de uma aeronave podem causar vários problemas, dentre eles, a degradação e até a perda da controlabilidade, redução na qualidade de vôo, no desempenho, aumento do peso e etc., podendo ocasionar desde uma simples redução nas margens de segurança de vôo até a eventos catastróficos. Assim sendo, a instalação de um sistema confiável de detecção e proteção contra a formação de gelo em vôo é de extrema necessidade para a segurança de vôo quando operando em condições de formação de gelo. Com o contínuo desenvolvimento e aplicação de sistemas automatizados de detecção e proteção e motivados por recentes incidentes ocorridos em serviço, este trabalho pretende despertar a comunidade aeronáutica para o fato de que mesmo nos mais avançados sistemas, atualmente utilizados, podem ser passíveis de falhas quanto à detecção e proteção contra a formação de gelo em vôo devido à ocorrência de um fenômeno denominado “gelo não-detectável”. Fenômeno este que decorre da combinação entre condições atmosféricas, tipo de detector de gelo utilizado, tipo de aerofólio empregado no projeto da aeronave e sua configuração de vôo. Portanto, este trabalho tem por objetivo descrever a ocorrência deste fenômeno, os parâmetros que o influenciam, como e quando este gelo não-detectável ocorrerá e propor um meio de prevê-lo. / The occurrence of in flight ice formation up to primary control surfaces can cause a several problems: degradation or loss of aircraft flight control, change of the flight qualities, degradation of performance, increase of weight, etc., many of them may cause either a simple flight safety's margins reduction or catastrophic events. Therefore it the installation of a reliable in-flight ice detection/protection system is of extreme importance for the continuous flight safety when the airplane is operating in ice formation. With the continuous development of automatic ice detection/protection systems and motivated by recent in-service incidents, this work intend to alert all aeronautical community that even the most advanced ice systems can be susceptible to fail on the ice detection due to the occurrence of a phenomenon named undetectable ice, phenomenon that occurs due to a combinations of factors such as: atmospheric conditions, type of ice detector used, type of airfoil employed in the wing and stabilizer profile and aircraft flight configuration. Herewith, this work has its content dedicate to the description of this phenomenon, what kind of parameters can be influence in its occurrence, how and when this undetectable ice will be occur and propose means to predict this occurrence.

Orientador: Carlos Daniel Ebinuma / Banca: Mauricio Araujo Zanardi / Banca: Luiz Roberto Carrocci / Banca: Rogério Frauendorf de Faria Coimbra / Banca: José Rui Camargo / Resumo: Os aparecimentos de formas de gelo em superfícies primárias de uma aeronave podem causar vários problemas, dentre eles, a degradação e até a perda da controlabilidade, redução na qualidade de vôo, no desempenho, aumento do peso e etc., podendo ocasionar desde uma simples redução nas margens de segurança de vôo até a eventos catastróficos. Assim sendo, a instalação de um sistema confiável de detecção e proteção contra a formação de gelo em vôo é de extrema necessidade para a segurança de vôo quando operando em condições de formação de gelo. Com o contínuo desenvolvimento e aplicação de sistemas automatizados de detecção e proteção e motivados por recentes incidentes ocorridos em serviço, este trabalho pretende despertar a comunidade aeronáutica para o fato de que mesmo nos mais avançados sistemas, atualmente utilizados, podem ser passíveis de falhas quanto à detecção e proteção contra a formação de gelo em vôo devido à ocorrência de um fenômeno denominado "gelo não-detectável". Fenômeno este que decorre da combinação entre condições atmosféricas, tipo de detector de gelo utilizado, tipo de aerofólio empregado no projeto da aeronave e sua configuração de vôo. Portanto, este trabalho tem por objetivo descrever a ocorrência deste fenômeno, os parâmetros que o influenciam, como e quando este gelo não-detectável ocorrerá e propor um meio de prevê-lo. / Abstract: The occurrence of in flight ice formation up to primary control surfaces can cause a several problems: degradation or loss of aircraft flight control, change of the flight qualities, degradation of performance, increase of weight, etc., many of them may cause either a simple flight safety's margins reduction or catastrophic events. Therefore it the installation of a reliable in-flight ice detection/protection system is of extreme importance for the continuous flight safety when the airplane is operating in ice formation. With the continuous development of automatic ice detection/protection systems and motivated by recent in-service incidents, this work intend to alert all aeronautical community that even the most advanced ice systems can be susceptible to fail on the ice detection due to the occurrence of a phenomenon named "undetectable ice", phenomenon that occurs due to a combinations of factors such as: atmospheric conditions, type of ice detector used, type of airfoil employed in the wing and stabilizer profile and aircraft flight configuration. Herewith, this work has its content dedicate to the description of this phenomenon, what kind of parameters can be influence in its occurrence, how and when this undetectable ice will be occur and propose means to predict this occurrence. / Doutor

O presente trabalho trata da produção de gelo, com energia solar. A produçao de gelo e feita atraves de um sistema de refrigeração por absorção, onde a energia solar é a fonte de calor. O gelo tem uma grande aplicação na conservação de alimentos, e a energia solar permite a produção de gelo onde n-ao se dispo-e de energia ele, trica. Pode-se ver que a grande aplicação destes sistemas é tipicamente o meio rural. O sistema pode ser dividido em duas partes: o sistema solar de captação de energia e o equipamento de refri - geração. O sistema solar baseia-se no uso de coletores solares concentradores parabÓlicos compostos (CPC), onde a energia solar é utilizada para aquecimento de Óleo térmico. Os coletores são posicionados dentro de uma "estufa", que os protege da ação do vento, permitindo uma estrutura mais leve. Neste trabalho é feito um estudo do projeto de engenharia desenvolvido para o sistema solar, onde são analisadas as etapas de projeto propriamente dito, fabricação e testes iniciais do sistema. Para quantificar o fator de interceptação de espelhos reais, foi feita uma simulação do comportamento dos coletores em micro-computador. O equipamento de refrigeração baseia-se em um ciclo de absorção, que utiliza o Óleo térmico aquecido como fonte de calor para seu funcionamento. O ciolo utiliza dois fluidos, a água como absorvente e a amonia como refrigerant. Partindo da bibliografia existente e da operação do equipamento procurou-se o conhecimento teÓrico do ciclo de refrigeração por absorção. As mediçÕes experiment3is do equipamento de refrigeração foram feitas com o sistema trabalhando em regime, e os dados recolhidos foram utilizados em equações de balanço provenientes da análise teÓrica acima citada. Os resultados desses cálculos foram então comparados com o comportamento global do sistema medido em forma experimental. / Thia work denis with solar energy ice production. Ice is obtained from an absorption refrigeration system, on which solar energy is the heat source. Ice is very important for food conservation, and solar energy makes ice production possible where there is no electrical energy. Thus, farm regions seems like the main application of these systems. The system can be divided into two componente: the equipment for solar energy collection and the refrigeration equipment. The solar equipment uses compound parabolic collectors (CPC) that heat thermal oil. The collectors are mounted inside o greenhouse, that protects the collectors from wind and allows a light structure. This worlc describes an analysis of the engineering deaign developed for the solar syatem, as well as the factor, y making and the initial testa of the system. The interception factor was evaluated by computer simulation of the collector behaviour. The refrigeration equipment is based on an absoi ·ption cyclo which uses the heated thermal oil as heat source, water as the ebsorbent and ammonia as the refrigerant. The operation of the system, as well as a survey on the available literatura, allowed a study on the theory of the absorption refrigeration cycle. The experimental meosurements were obtained wifu. the equipment working in constant operation (24 hours/day), and the resulta were utilized in the derived theoretical equations. The results thus obtained were then compared to those derived from the experimental measurements.

O presente trabalho trata da produção de gelo, com energia solar. A produçao de gelo e feita atraves de um sistema de refrigeração por absorção, onde a energia solar é a fonte de calor. O gelo tem uma grande aplicação na conservação de alimentos, e a energia solar permite a produção de gelo onde n-ao se dispo-e de energia ele, trica. Pode-se ver que a grande aplicação destes sistemas é tipicamente o meio rural. O sistema pode ser dividido em duas partes: o sistema solar de captação de energia e o equipamento de refri - geração. O sistema solar baseia-se no uso de coletores solares concentradores parabÓlicos compostos (CPC), onde a energia solar é utilizada para aquecimento de Óleo térmico. Os coletores são posicionados dentro de uma "estufa", que os protege da ação do vento, permitindo uma estrutura mais leve. Neste trabalho é feito um estudo do projeto de engenharia desenvolvido para o sistema solar, onde são analisadas as etapas de projeto propriamente dito, fabricação e testes iniciais do sistema. Para quantificar o fator de interceptação de espelhos reais, foi feita uma simulação do comportamento dos coletores em micro-computador. O equipamento de refrigeração baseia-se em um ciclo de absorção, que utiliza o Óleo térmico aquecido como fonte de calor para seu funcionamento. O ciolo utiliza dois fluidos, a água como absorvente e a amonia como refrigerant. Partindo da bibliografia existente e da operação do equipamento procurou-se o conhecimento teÓrico do ciclo de refrigeração por absorção. As mediçÕes experiment3is do equipamento de refrigeração foram feitas com o sistema trabalhando em regime, e os dados recolhidos foram utilizados em equações de balanço provenientes da análise teÓrica acima citada. Os resultados desses cálculos foram então comparados com o comportamento global do sistema medido em forma experimental. / Thia work denis with solar energy ice production. Ice is obtained from an absorption refrigeration system, on which solar energy is the heat source. Ice is very important for food conservation, and solar energy makes ice production possible where there is no electrical energy. Thus, farm regions seems like the main application of these systems. The system can be divided into two componente: the equipment for solar energy collection and the refrigeration equipment. The solar equipment uses compound parabolic collectors (CPC) that heat thermal oil. The collectors are mounted inside o greenhouse, that protects the collectors from wind and allows a light structure. This worlc describes an analysis of the engineering deaign developed for the solar syatem, as well as the factor, y making and the initial testa of the system. The interception factor was evaluated by computer simulation of the collector behaviour. The refrigeration equipment is based on an absoi ·ption cyclo which uses the heated thermal oil as heat source, water as the ebsorbent and ammonia as the refrigerant. The operation of the system, as well as a survey on the available literatura, allowed a study on the theory of the absorption refrigeration cycle. The experimental meosurements were obtained wifu. the equipment working in constant operation (24 hours/day), and the resulta were utilized in the derived theoretical equations. The results thus obtained were then compared to those derived from the experimental measurements.

O presente trabalho trata da produção de gelo, com energia solar. A produçao de gelo e feita atraves de um sistema de refrigeração por absorção, onde a energia solar é a fonte de calor. O gelo tem uma grande aplicação na conservação de alimentos, e a energia solar permite a produção de gelo onde n-ao se dispo-e de energia ele, trica. Pode-se ver que a grande aplicação destes sistemas é tipicamente o meio rural. O sistema pode ser dividido em duas partes: o sistema solar de captação de energia e o equipamento de refri - geração. O sistema solar baseia-se no uso de coletores solares concentradores parabÓlicos compostos (CPC), onde a energia solar é utilizada para aquecimento de Óleo térmico. Os coletores são posicionados dentro de uma "estufa", que os protege da ação do vento, permitindo uma estrutura mais leve. Neste trabalho é feito um estudo do projeto de engenharia desenvolvido para o sistema solar, onde são analisadas as etapas de projeto propriamente dito, fabricação e testes iniciais do sistema. Para quantificar o fator de interceptação de espelhos reais, foi feita uma simulação do comportamento dos coletores em micro-computador. O equipamento de refrigeração baseia-se em um ciclo de absorção, que utiliza o Óleo térmico aquecido como fonte de calor para seu funcionamento. O ciolo utiliza dois fluidos, a água como absorvente e a amonia como refrigerant. Partindo da bibliografia existente e da operação do equipamento procurou-se o conhecimento teÓrico do ciclo de refrigeração por absorção. As mediçÕes experiment3is do equipamento de refrigeração foram feitas com o sistema trabalhando em regime, e os dados recolhidos foram utilizados em equações de balanço provenientes da análise teÓrica acima citada. Os resultados desses cálculos foram então comparados com o comportamento global do sistema medido em forma experimental. / Thia work denis with solar energy ice production. Ice is obtained from an absorption refrigeration system, on which solar energy is the heat source. Ice is very important for food conservation, and solar energy makes ice production possible where there is no electrical energy. Thus, farm regions seems like the main application of these systems. The system can be divided into two componente: the equipment for solar energy collection and the refrigeration equipment. The solar equipment uses compound parabolic collectors (CPC) that heat thermal oil. The collectors are mounted inside o greenhouse, that protects the collectors from wind and allows a light structure. This worlc describes an analysis of the engineering deaign developed for the solar syatem, as well as the factor, y making and the initial testa of the system. The interception factor was evaluated by computer simulation of the collector behaviour. The refrigeration equipment is based on an absoi ·ption cyclo which uses the heated thermal oil as heat source, water as the ebsorbent and ammonia as the refrigerant. The operation of the system, as well as a survey on the available literatura, allowed a study on the theory of the absorption refrigeration cycle. The experimental meosurements were obtained wifu. the equipment working in constant operation (24 hours/day), and the resulta were utilized in the derived theoretical equations. The results thus obtained were then compared to those derived from the experimental measurements.

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T04:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_KarlosRobertodaSilvaBraga_M.pdf: 2548852 bytes, checksum: 0bf50d46e50c30e28a01c42aeb127042 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho apresenta os resultados experimentais e numéricos de uma investigação sobre a formação de frost em torno de um cilindro vertical, dois cilindros verticais em série e três cilindros verticais em arranjo triangular na presença de ar úmido. A Formação de frost sobre superfícies frias em contato com ar úmido provoca sérios problemas em muitos equipamentos de refrigeração, prejudicando o seu desempenho térmico resultando em graves gargalos, gastos energéticos desnecessários, além da interrupção do processo de congelamento para eliminar o "frost" formado ocasionando grandes paradas de manutenção desses equipamentos. O principal objetivo desta investigação é estudar as influências dos parâmetros geométricos e operacionais sobre a camada de frost depositada, sua espessura e sua velocidade da frente de solidificação. Tendo em vista que os evaporadores são compostos de arranjos de tubos onde passa o fluido refrigerante, esta simulação e modelagem serão de grande valia para caracterizar o problema e investigar os diferentes efeitos desse fenômeno. Um código computacional foi adaptado para simular o processo de formação de frost em torno de um cilindro vertical. As medidas experimentais são utilizadas para validação do modelo e corroborar a possibilidade de sua utilização na previsão de desempenho desse tipo de arranjo de tubos. São apresentados e discutidos os resultados experimentais e numéricos dos efeitos das variações da vazão volumétrica de ar úmido, da vazão mássica e da temperatura do fluido secundário (álcool) sobre a taxa de deposição de frost, sua velocidade e espessura, mostrando boa concordância / Abstract: This paper presents experimental and numerical results of an investigation into the formation of frost about a vertical cylinder, two vertical cylinders in series and three vertical cylinders in triangular arrangement in the presence of humid air. The formation of frost on cold surfaces in contact with moist air causes serious problems in many refrigeration, impairing its thermal performance resulting in serious bottlenecks, unnecessary energy expenses, beyond the cessation of the freezing process to eliminate the "frost" formed leading major stops maintenance of such equipment. The main objective of this research is to study the influences of operational and geometrical parameters on the layer of frost deposited, its thickness and its rate of deposition. Considering that the evaporators are composed of arrays of tubes where it passes the refrigerant, this modeling and simulation will be of great value to characterize the problem and investigate the different effects of this phenomenon to evaluate our contribution to the formation of frost. A computer code was adapted to simulate the process of formation of frost around a vertical cylinder. Samples are used to validate the model and corroborate the possibility of their use in predicting the performance of such an arrangement of pipe. The experimental and numerical results of the effects of changes in volume flow of moist air, the mass flow and temperature of secondary fluid (alcohol) on the frost deposition rate, their rate of deposition and thickness showed good agreement and are displayed and discussed / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Kamal A. R. Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T04:46:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scalon_VicenteLuiz_M.pdf: 2940445 bytes, checksum: 1918a03d9d609f7515329a9eb77b4eca (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Neste trabalho procurou desenvolver-se um método que permitisse avaliações locais de propriedades no processo de formação de gelo. Para isto é necessário conhecer os valores locais dos coeficientes de película e portanto resolver os campos de escoamento, temperatura e concentração. Utilizou-se método de vorticidade e função corrente para a solução do campo de escoamento. As equações para resolução do campo de temperaturas e umidade também tiveram seus fluxos convectivos convertidos de forma a se tornarem dependentes da função corrente. Obtidos os coeficientes de película usou-se um modelamento de dois estágios para a determinação da taxa de crescimento da fronteira de gelo. Os resultados obtidos foram plotados, analisados e comparados com resultados numéricos experimentais obtendo uma boa concordância. Resultados adicionais mostrando a variação da densidade, distribuição de temperatura, espessura da camada de gelo foram analisados e comentados. Os resultados deste trabalho são da maior importância nos futuros estudos de formação de gelo e também na otimização energética do processo de degelo / Abstract: This investigation describes a model which permits evaluating the local properties during the process of frost formation. To achieve this objective it was necessary to know the local heàt and mass transfer coefficient and hence solve the flow, heat and humidity fields. The solution is based upon converting the fields function in terms of the vorticity and stream function. Once the local heat and mass transfer coefficients are determined a two stage model for the frost formation was used to determine the growth rate of the frost layer. The results were then compared with existing numerical and experimental results and good agreement were found. Additional results were obtained to demonstrate the variation of frost density, temperature field and frost thickness. These results were analyzed and commented. The results obtained from this investigation are important in future studies in frost formation as well as in the energy optimization of the defrosting process / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7685_1.pdf: 1055868 bytes, checksum: c4c30b6908a99483316b65cd140d2e3b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / A busca continua pelo melhor aproveitamento dos recursos energéticos existentes vem fazendo com que o ser humano desenvolva e investigue meios para se utilizar ao máximo a energia de que dispõe. Nos últimos anos a possibilidade de colapso no sistema de geração de energia elétrica no Brasil trouxe à sociedade uma reflexão sobre a maneira com a qual estamos administrando nossos recursos. O Brasil, neste aspecto, tem a felicidade de possuir uma geografia e natureza propicia para a geração de energia elétrica utilizando como principal fonte os recursos hídricos, atualmente o governo vem incentivando a diversificação desta matriz energética, passando parte dela para a geração distribuída através de usinas termelétricas que utilizem derivados de petróleo, no entanto, sabemos que esta capacidade de geração tem seus limites, não podendo aumentar indefinidamente a produção de energia elétrica, e, à medida que passamos a utilizar meios de geração mais sofisticados, também causamos impactos naturais e os custos se tornam maiores. A utilização de sistemas de termoacumulação entra neste cenário como uma alternativa para aumentar o aproveitamento da energia disponível. Uma de suas principais aplicações é para evitar o uso de energia em horários de maior demanda para sistemas de refrigeração comercial e industrial, com isto auxilia na prevenção de uma sobrecarga do sistema de distribuição de energia elétrica. Por outro lado também atua como uma maneira limpa de captar energia térmica proveniente do sol, utilizando assim uma fonte de energia limpa que não seria utilizada para gerar calor durante um momento em que o mesmo não esteja sendo necessário, armazenando para posterior utilização. Armazenadores térmicos também vêm sendo utilizados associados a sistemas de co- geração de energia, onde é possível se aproveitar parte do calor gerado durante o processo de combustão para se aquecer um fluido. Este trabalho inicialmente apresenta uma visão geral sobre os sistemas de armazenamento, as principais técnicas utilizadas, as maneiras como são empregados e os materiais utilizados. Em seguida fazemos um estudo como alguns parâmetros influenciam no processo de carga de um armazenador tipo leito com cápsulas esféricas contendo um material de mudança de fase, avaliando as perdas de energia e o tempo necessário para que ocorra a completa solidificação do material de mudança de fase. Para este estudo foram desenvolvidas e discretizadas equações que descrevem os fenômenos de transferência de calor do processo e posteriormente implementadas em uma ferramenta computacional. Os resultados levam-nos a conhecer a maneira como cada parâmetro estudado influi no processo de carga, possibilita a eliminação de combinações não interessantes e a busca da melhor combinação de parâmetros de acordo com as necessidades de projeto

Com a finalidade de minimizar o risco de desenvolvimento, tempo e custo de um sistema de proteção contra gelo, modelos numéricos são utilizados para avaliar o desempenho dos sistemas de proteção sobre uma gama de condições de voo da aeronave e configurações dos sistemas. Além disso, o propósito destes modelos é prever a quantidade, forma e localização do gelo acumulado sobre regiões protegidas e não protegidas, que podem influenciar as características aerodinâmicas da aeronave. No presente estudo, uma metodologia baseada apenas na eficiência de coleta, pseudo-rime, para previsão da taxa de acúmulo da massa de gelo foi aplicada a perfis aerodinâmicos bidimensionais; asa finita enflechada; e em uma antena de reconhecimento. Os resultados obtidos indicam que a utilização da aproximação pseudo-rime resulta em uma variação percentual de 12\% em relação à taxa de acúmulo observada experimentalmente, comprovando que uma metodologia simplificadora é suficiente para assistir a fase inicial do projeto de uma aeronave.