Orientador: Carlos Alberto Carrasco Altemani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T09:22:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_ThiagoAntonini_D.pdf: 12931422 bytes, checksum: b3858d05581229381f7d14684d29e979 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A transferência de calor conjugada por convecção forçada e condução de três aquecedores 2D montados rentes ou protuberantes na placa inferior (substrato) de um canal de placas paralelas foi investigada numericamente em regime permanente. Uma taxa uniforme de geração de calor foi assumida em cada aquecedor e seu resfriamento ocorreu por meio de um escoamento forçado de ar com propriedades constantes em regime laminar. Na entrada do canal, os perfis de velocidade e de temperatura do escoamento eram uniformes. Este problema está relacionado ao resfriamento de componentes eletrônicos montados numa placa de circuito impresso. Para um substrato adiabático, o resfriamento dos aquecedores ocorre apenas por convecção forçada. Para um substrato condutivo, dois mecanismos para a transferência de calor dos aquecedores para o escoamento fluido foram considerados. Um, por convecção forçada, diretamente das superfícies dos aquecedores em contato com o escoamento e outro, por condução através das interfaces substrato-aquecedor. As equações de conservação foram resolvidas dentro de um domínio único, que englobou as regiões sólidas e de fluido, através de um procedimento acoplado. Nesta Tese foi proposto um descritor invariante do processo conjugado de transferência de calor por convecção forçada e condução, por meio de coeficientes de influência conjugados g+, agrupados numa matriz quadrada G+. Com este descritor, a temperatura de cada aquecedor foi determinada a partir de taxas arbitrárias de geração de calor nos aquecedores. Os resultados foram obtidos para números de Reynolds na faixa de 600 a 1900, correspondendo a velocidades médias de entrada do ar no canal na faixa de 0,5 m/s a 1,5 m/s. Os efeitos da razão entre a condutividade térmica do substrato e a do ar foram estudados na faixa de 0 (substrato adiabático) a 80, uma faixa típica de materiais de circuito impresso. A altura dos aquecedores variou entre 0 (aquecedores rentes) e 35% em relação à altura do canal, sendo que em todos os casos o aquecedor possuía uma condutividade térmica 500 vezes maior do que a do ar. / Abstract: The conjugate heat transfer by forced convection and conduction from three 2D heaters either flush mounted or protruding from the lower plate (substrate) of a parallel plates channel was investigated numerically under steady state conditions. A uniform heat generation rate was assumed in each heater and the cooling was performed by means of a forced air flow with constant properties in the laminar regime. At the channel entrance the flow velocity and temperature profiles were assumed uniform. This problem is related to the cooling of electronic components mounted on a circuit board. For an adiabatic substrate, the heaters are cooled only by forced convection. For a conductive substrate, two mechanisms were considered for the heat transfer from the heaters to the fluid flow. One, by forced convection, directly from the heaters surfaces in contact with the flow, and the other, by conduction through the heaters-substrate interfaces. The conservation equations were solved through a coupled procedure within a single calculation domain comprising the solid and fluid regions. In this Thesis an invariant descriptor of the conjugate forced convection and conduction heat transfer was proposed by means of conjugate influence coefficients g+ which were grouped in a square matrix G+. With this descriptor, the temperature of each heater was obtained from an arbitrary distribution of the heat generation rate in the heaters. The results were obtained for Reynolds numbers Re in the range from 600 to 1900, corresponding to average air velocities in the channel entrance from 0.5 m/s to 1.5 m/s. The ratio of the substrate plate thermal conductivity relative to that of the air was considered in the range from 0 (adiabatic substrate) to 80, typical of printed circuit boards. The heaters' height in the channel ranged from 0 (flush mounted) to 35 % of the channel height, while their thermal conductivity was always assumed equal to 500 that of the air. / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Marcelo Moreira Ganzarolli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T19:55:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mioralli_PauloCesar_M.pdf: 2264914 bytes, checksum: fd6e486b3b1e372c70c340521a3de11d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este estudo concentra-se na análise térmica de um regenerador rotativo, no qual o processo de transferência de calor é investigado numericamente. As equações de transporte foram discretizadas utilizando o método de volumes finitos e um programa computacional em linguagem FORTRAN foi confeccionado para as simulações numéricas. Uma correlação para estimar o coeficiente médio de transferência de calor em um canal da matriz do regenerador foi obtida para o regime laminar de escoamento a partir da utilização do pacote numérico comercial PHOENICS 3.5. O valor de temperatura média de mistura na saída de cada escoamento foi obtido e comparado com o valor calculado por método existente em literatura. Os resultados foram analisados e também comparados com dados de campo e uma concordância relativamente boa foi observada. Através das simulações numéricas, foi possível obter a distribuição de temperatura ao longo de um canal do regenerador em diferentes posições angulares. Conhecendo essa distribuição de temperatura, é possível obter um dimensionamento adequado para o sistema de selagem acoplado na matriz do regenerador. Foi visto neste trabalho que o perfil de temperatura na direção axial é determinante no dimensionamento do sistema de selagem do regenerador / Abstract: This study focalizes on the thermal analysis of a rotary regenerator, in which the process of heat transfer is numerically investigated. The governing equations are solved using finite volume code. A computational code in FORTRAN programming language was made for the numerical simulations. A correlation for valuation the medium heat transfer coefficient in the duct, for flow in laminar regime, was obtained using a commercial code (PHOENICS 3.5). The value of mean temperature at the exit of each flow was obtained and compared with the value calculated by existent method in the literature. The results were analyzed and also compared with field data and a relatively good agreement was observed. Through the numerical simulations, it was possible to obtain the temperature distribution along a duct of the regenerator in different angular positions / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Marcelo Moreira Ganzarolli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T22:57:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_AndreDamiani_M.pdf: 4938161 bytes, checksum: e139ea372e776b57e12d4e6c9bb02645 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: No presente trabalho o resfriamento por convecção natural de uma placa plana, disposta em um meio infinito, contendo elementos protuberantes aquecidos e distribuídos uniformemente sobre uma das paredes da placa é analisado experimentalmente sob a condição de aquecimento uniforme. A parede oposta da placa de teste é isolada utilizando um aquecedor de proteção que possui as mesmas dimensões da placa de teste. Os testes experimentais utilizam um aparato com placa de fibra de vidro contendo elementos protuberantes de alumínio de seção quadrada, em cujo interior passa uma resistência. A placa de teste é posicionada em uma estrutura de ferro que foi projetada para permitir a variação da inclinação da placa. As trocas de calor por condução, através da placa de fixação dos elementos protuberantes, e por radiação, entre as superfícies das protuberâncias foram consideradas. Testes experimentais foram realizados variando a potência entre 30 e 70W para uma variação angular entre 0° e 60° a partir da posição vertical. Do presente trabalho concluiu-se que foi possível avaliar o número de Nusselt em função do número de Rayleigh para placa protuberante e inclinada através de uma única correlação, desde que a componente da aceleração gravitacional paralela à placa seja utilizada no cálculo do número de Rayleigh modificado / Abstract: In the present work, cooling with natural convection of a plate, disposed in an infinite middle, containing protruding heated elements and distributed evenly on one of the walls of the plate it is analyzed experimentally about the condition of uniform heating. The opposite wall of the test plate is considered isolated using a guard heater that possesses the same dimensions that the test plate. Experimental tests are performed in a apparatus containing fiberglass plates with protruding, square section, aluminum elements. The test plate is positioned in a structure of iron that was projected to allow the angular variation of the plate. The conduction heat transfer through the plate and radiation heat transfer among the surfaces of the protruding were considered. Tests were accomplished varying the power between 30 and 70W for an angular variation between 0° and 60° starting from the vertical position. The investigation shows that it is possible to evaluate Nusselt number as a function of the modified Rayleigh number for inclined and protruding plate through an only correlation, since to component of the gravitational acceleration parallel to the plate it is used in the calculation ofthe modified Rayleigh number / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho são apresentados resultados experimentais, de um circuito operando em circulação natural, que permitem analisar o comportamento de um sistema de resfriamento de emergência quando é aberta uma linha de desvio entre a fonte quente e a fonte fria. O trabalho tem ainda a importância de documentar os testes de caracterização hidráulica do circuito experimental, fornecendo inclusive os fatores de perda de pressão específicos para o circuito. Observou-se que, para uma mesma potência, quando é aberta a linha de desvio, a temperatura na saída da fonte quente aumenta substancialmente. Esse aumento ocorre porque a vazão através do aquecedor diminui. A vazão através do trocador de calor (fonte fria) aumenta ligeiramente, sendo sempre a soma das vazões na linha de desvio e no aquecedor. O trabalho mostra ainda que a posição de conexão da linha de desvio com a perna quente determina o sentido de escoamento, podendo ocorrer a inversão a partir de uma determinada cota. Para comprovar a possibilidade de simulação precisa dos experimentos foi ainda desenvolvido um modelo numérico das equações de conservação, utilizando o programa “Engineering Equation Solver” (EES). Esse modelo foi utilizado para reproduzir os experimentos de circulação natural pelo circuito externo. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07168.pdf: 4565468 bytes, checksum: 5d50ff98fc92d1760ab1999ca31c279b (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:50:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 00621.pdf: 16649575 bytes, checksum: 34a61ca5ff67945244a79765b98ddb45 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IEA/T / University of London

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05029.pdf: 6827688 bytes, checksum: 616f9d233256449f02b5d8c63c27569a (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06910.pdf: 5255495 bytes, checksum: 2b74036eb572f767eaeba0ba5d1da193 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A pesquisa e o desenvolvimento de sistemas passivos de resfriamento de emergência são necessários para os sistemas termo-nucleares de nova geração. Algumas informações fundamentais sobre a operação desses sistemas requerem a pesquisa de alguns processos relativos à circulação natural, principalmente em condições de escoamento bifásico envolvendo processos de condensação na presença não-condensáveis, pois muitas situações encontradas são novas. A bancada experimental de circulação natural (BCN) foi utilizada para a realização de testes com diversas concentrações de não-condensáveis e níveis de potência. O não-condensável presente no circuito diminui a taxa de transferência de calor para o secundário do trocador de calor, causando baixo desempenho do trocador de calor. A presença de altas concentrações de não-condensáveis no trocador de calor propicia elevadas variações de pressão, decorrentes do processo de condensação abrupto, determinando a inversão da vazão e de fortes vibrações e esforços nas tubulações do circuito. A concentração inicial de não-condensável e a geometria do circuito, na entrada do trocador de calor, determinam o estabelecimento de transitórios com escoamento bifásico. A BCN foi modelada com o código computacional de Análise de Acidentes e Termo-Hidráulica RELAP5/MOD3.3 e, os valores calculados foram comparados com os dados experimentais, apresentando boa concordância para menores concentrações de ar. Os valores calculados para maiores concentrações de não-condensável foram satisfatórios após o circuito ter atingido a temperatura de saturação no aquecedor elétrico. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Marcelo Moreira Ganzarolli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T03:38:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mioralli_PauloCesar_D.pdf: 2225639 bytes, checksum: 7101b8107246b73d4bcc4dbe19dc9eea (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O processo de transferência de calor em um regenerador rotativo foi analisado a partir de valores estabelecidos para a perda de carga nos canais da matriz. A troca térmica no equipamento foi maximizada através da obtenção de um valor ótimo de porosidade para esta perda de carga fixada. Os dutos da matriz foram admitidos triangulares eqüiláteros. Um programa computacional foi confeccionado para a simulação do regenerador, no qual a velocidade dos fluidos e o coeficiente de transferência de calor foram obtidos através de correlações levando em consideração a região de entrada dos dutos. Estes resultados foram utilizados para a obtenção do calor transferido no regenerador através de uma resolução numérica. A influência do bloqueio parcial do escoamento nos canais da matriz, causado por parte da estrutura do equipamento, e os efeitos dos vazamentos sobre o calor transferido, devido às folgas de trabalho do regenerador, também foram investigados. Uma análise de escala foi efetuada e expressões para a estimativa da porosidade ótima e do calor máximo transferido no equipamento foram obtidas. Baseado nesta análise, parâmetros adimensionais foram introduzidos e foi verificado que a análise de escala é capaz de prever a ordem de grandeza da porosidade ótima e o correspondente calor máximo transferido. Por fim, uma formulação adimensional para o problema foi apresentada e a influência da rotação da matriz sobre o calor transferido no regenerador foi analisada / Abstract: Heat transfer from a rotary regenerator subject to constant pressure drop constraints was examined. The optimal porosity and the corresponding maximum heat transfer were obtained considering smooth and equilateral triangular matrix ducts. The fluid flow and the heat transfer coefficient were obtained from correlations taking into account the matrix ducts entrance region. These results were used as inputs to a numerical solution employed to evaluate the regenerator thermal performance. The influence of flow partial blockage, caused by part of the equipment structure, and the effects of seal leakage on the heat transfer were also investigated. A scale analysis was conducted and equations to assess the optimal porosity and the maximum heat transfer were obtained. Based on this analysis, dimensionless parameters were introduced and it was verified that the scale analysis properly predicts the order of magnitude of the optimal porosity and the maximum heat transfer. Finally, a dimensionless formulation was suggested and the influence of matrix rotational speed was analyzed / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica