Orientador: Alberto Luiz de Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:23:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarconeLopesda_M.pdf: 3338735 bytes, checksum: 257be75cc8e8f1d0ec3caf96beef78bb (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: No presente trabalho, desenvolveu-se e implementou-se um algoritmo para a síntese de redes de trocadores de calor, baseado na tecnologia ou análise "pinch", com o objetivo de propor e analisar uma metodologia para a síntese de redes flexíveis de trocadores de calor. Após o desenvolvimento do programa, concentrou-se no estudo de redes multiperíodo, um caso particular das redes flexíveis. As redes multiperíodo são redes que podem operar em várias condições, desde que estas condições sejam pré-estabelecidas. A metodologia para a síntese de redes multiperíodo proposta no presente trabalho, divide-se em duas partes: a primeira é a geração de uma rede de trocador de calor para cada período de operação; segundo, a análise das estruturas das redes, por inspeção sistemática, com a proposição de uma novo estrutura que suporte as condições pré-estabelecidas, a partir das estruturas das redes geradas e da análise de área em cada trocador. É feita a aplicação do programa desenvolvido para dois exemplos de casos citados na literatura, demonstrando a validade da metodologia proposta. Além disto ficou evidenciado a simplicidade de aplicação do método / Abstract: In the present work, it was developed and implemented an algorithm to the heat exchangers networks synthesis, based on the "pinch" analysis, with the objective of analysing and proposing a methodology to the heat exchanger networks flexible synthesis. After the program development, it was concentrated in the study of networks multiperiods, a particular case of flexible networks. The multiperiod networks are networks that can operate in many conditions, since this conditions are previously established. The methodology to the multiperiod networks synthesis proposed in the present work is divided in two parts: the first is the generation of a heat exchanger network to each operation period; second, the networks structures analysis , by sistematic inspection, with the proposition of a new structure that supports the stablished conditions, from the generated networks structures and the area analysis in each exchanger. The developed program is aplicated for two examples of cases showed in the literature, demonstrating the validity of proposed methodology. Besides, it was proved the simplicityof aplication of this method / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: João Alexandre F. Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-13T22:16:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luporini_Samuel_M.pdf: 4912089 bytes, checksum: a076d23c954471b07ef55bf49480c574 (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: O presente trabalho descreve a modelagem matemática para regeneradores de calor de leito fixo e de placas paralelas, para condições adiabáticas e não adiabáticas. Nos regeneradores de leito fixo adiabáticos as equações diferenciais que descrevem a transferência de calor transiente entre o gás e o recheio são formuladas para situações onde: a. O material do recheio é de condutividade térmica elevada. b. O material do recheio é de condutividade térmica baixa, como vidros e cerâmicas. No caso b ocorre gradiente térmico no interior do recheio, portanto deve ser analisado o efeito da condução no interior do recheio enquanto que no caso a este efeito pode ser desprezado. As equações dos sistemas para leito de partículas esféricas foram resolvidas numericamente para ambos os caso e o comportamento dinâmico foi analisado detalhadamente para dois ou mais regeneradores ligados em paralelo. Desta análise foram construídos algoritmos para dimensionamento e predição dos períodos de aquecimento e resfriamento em regeneradores de calor otimizando-se a eficiência do processo / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-27T05:09:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Parise_MariaRegina_M.pdf: 4405768 bytes, checksum: acb30c218e2eae7284fc2e1a4f580a6b (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O projeto de trocadores de calor operando com leito fluidizado gás-sólido contendo tubos imersos exige o conhecimento prévio do fenômeno de transferência de calor entre suspensão gássólido e superficie imersa. A revisão da literatura mostra que fatores empíricos são necessários quando um trocador de calor com leito fluidizado é analisado. Este trabalho apresenta o estudo experimental de um recuperador de calor com fluxo contínuo de sólidos operando com leito fluidizado raso. O resfriamento das partículas foi realizado através do escoamento de água, em arranjo contracorrente, no interior de um tubo imerso no leito. A temperatura de entrada do material sólido no trocador situou-se entre 490 e 710°C em nossos experimentos. Os experimentos foram realizados visando a determinação da influência da descarga de sólidos e do número de chicanas no leito fluidizado sobre o processo. O material sólido utilizado foi areia com diâmetro médio de 254 micro m, fluidizada com ar em trocador de calor com 900 mm de comprimento e 150 mm de largura. As medidas foram rea1izadas em regime permanente para descargas de sólidos variando entre 10 e 100 kg/h e. número de chicanas entre O e 8. Os experimentos sem chicanas foram realizados visando verificar a influência da presença de chicanas no processo de transferência de calor. O leito fluidizado possuia 60 mm de altura e a relação uJ11mf variou entre 2,9 e 4,7. Medidas da temperatura do leito ao longo do comprimento do trocador de calor e balanços de energia em volumes de controle diferenciais foram realizados permitindo a obtenção do perfil do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede. Esse coeficiente também foi obtido segundo uma análise global do trocador. Os resultados mostraram que o aumento da descarga de sólidos e do número de chicanas provocou o aumento do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede, sendo portanto parâmetros que devem ser considerados no projeto de tais equipamentos. A análise dos resultados também mostrou que o aumento do número de chicanas provocou aumento da efetividade do trocador de calor enquanto que o aumento da descarga de sólidos provocou efeito inverso / Abstract: The design of heat exchangers with gas-solid fluidized bed and immersed tubes requires previous knowledge of heat transfer involving gas-solid suspension and tube surtàce. Literature review shows that empirical factors are required when a fluidized bed exchanger is ana1yzed. This work presents an experimental study of a continuous gas-solid fluidized bed with an immersed tube where cold water flowing inside the tube is heated, in a counter flow arrangement, by solid particles with inlet temperature ftom 490 to 71 O°C. Experiments were carried out to check the influence of solids flow rate and distance between baffles immersed in a shallow fluidized bed. The solid material utilized was silica sand particles 254 J1m diameter fluidized by air in a heat exchanger 900mm length and 150mm width. Measurements were made at steady state conditions for solids mass flow rate ftom 10 to 100 kg/h and number of baffles from O to 8. Experiments without baft1es were conducted in order to ana1yze the influence of the presence of baffles in the heat transfer processes. The bed was 60 mm height and the factor u/umf varied ftom 2,9 to 4,7. Bed temperature measurements along the length of the heat exchanger was experimentally obtained and heat balances for differential control volumes of the heat exchanger were made in order to obtain the axial profile of the suspension-tube heat transfer coefficient. This coefficient was a1so obtained by a global heat balance. Resuhs showed that heat transfer coefficient increases with the solids mass flow rate and with the number of baffles suggesting that these are important tàctors to be considered in the design of such heat exchangers. Results also showed that the effectiveness of the heat exchanger increases with the number of baffles while the opposite was obtained with the increase of the solid mass flow rate / Mestrado / Termica e de Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

ALVES, R. D. B. Sistema de captação de energia solar para uma torre de dessalinização térmica com recuperação de calor. 2009. 56 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-21T16:36:43Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_rdbalves.pdf: 2398984 bytes, checksum: 8a03386c47ce443e51edf256b3d1c6c3 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T16:33:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_rdbalves.pdf: 2398984 bytes, checksum: 8a03386c47ce443e51edf256b3d1c6c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T16:33:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_rdbalves.pdf: 2398984 bytes, checksum: 8a03386c47ce443e51edf256b3d1c6c3 (MD5) Previous issue date: 2009-09-02 / This dissertation presents the experimental result of a system to absorb solar energy to heat up a desalination tower with heat recovery mechanism and a change made in the heated water distribution at the heat storage tank. The system to absorb solar energy consists of solar thermal flat plate collectors for high temperatures and it responsible for the conversion of solar radiation in thermal energy to heat up the water to be desalinated. The change made in the storage tank consists of the installation of a stainless steel pipe with holes equally spaced and arrangement to allow a better distribution of the hot water from the solar collectors in the heat storage tank. The desalination unit has two components: two high temperatures solar collectors and a desalination tower with six stages. In its operation, water is heated in the solar collectors and moves by natural convection to the storage tank, to the bottom of the tower. In the tank, the water transfers heat to the salty water in the first stage of the tower. This heated water transfer heat by evaporation, convection and radiation to the second stage and part of its energy is lost to the ambient. The condensed vapor on the walls of the stages flows down by gravity to be collected in a reservoir installed under the desalination tower. The heat received by the second stage is used to heat up the ater in this stage and the process is repeated in all stages. The performance of the desalination unit was satisfactory. The temperature in the storage tank reached values near 85°C and the water temperatures at the outlet of the solar collector were near 100°C. The daily production was 31 liters of desalinated water and the GOR-value (gain output ratio) was 1,54 / Apresenta os resultados experimentais obtidos com u m sistema de captação de energia solar fabricado para o aquecimento de uma torre tér mica de dessalinização com recuperação de calor e com a modificação realizada na distribui ção de água quente no tanque de armazenamento de calor da torre. O sistema de capta ção de energia solar é formado por coletores solares térmicos de placa plana para alta s temperaturas e é responsável pela captação de radiação solar e pela conversão em energia térmi ca para o aquecimento da água a ser dessalinizada. A modificação realizada consiste na instalação de um tubo de aço inoxidável, no qual foram feitos furos passantes igualmente esp açados ao longo do seu comprimento, de forma a permitir uma melhor distribuição de água qu ente no tanque de armazenamento de calor. O dessalinizador é formado por duas unidades : Dois coletores solares de alto de desempenho e uma torre de dessalinização com sete e stágios. Em seu funcionamento, a água é aquecida nos coletores solares e se movimenta para a base da torre (armazenamento). Na base da torre, a água transfere calor para a água salobr a do primeiro estágio da torre. A água aquecida transfere calor por evaporação, convecção e radiação com o segundo estágio e parte de sua energia é perdida para o ambiente. O vapor d ’água condensado nas paredes dos estágios é coletado em um reservatório, localizado abaixo da torre de dessalinização. O calor recebido pelo segundo estágio é utilizado para aque cer a água salobra e o processo de recuperação de calor se repete para os demais estág ios. O dessalinizador apresentou desempenho térmico satisfatório. A temperatura no t anque de armazenamento alcançou valores próximos de 85 ° C e as temperaturas da água na saída dos coletores ficaram próximas a 100ºC. A produção diária foi de 31 litros e o valor do GOR (razão de ganho na saída) foi de 1,54.

Orientador: Roger Josef Zem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T20:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarconeLopesda_D.pdf: 3389808 bytes, checksum: 03f86427c766d4edebd47932b03610f4 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A integração energética de processos é um dos ramo da engenharia química que ganhou grande relevância nos últimos 25 anos, em função da necessidade de se economizar energia nos processos industriais, além de reduzir a emissão de poluentes ao meio ambiente. Esta integração, ocorre através do aproveitamento de energia entre as correntes do processo, levando a síntese de redes de trocadores de calor, para processos novos, ou a modificação de redes existentes que operam de modo ineficiente. Inicialmente, a maior atenção foi dada ao desenvolvimento redes de troca de calor, com um elevado número de trabalhos presentes na literatura, os quais propunham metodologias de projeto de redes. No entanto, pouca atenção foi dada aos processos existentes. Somente em meados dos anos 80 surgiu a primeira publicação sobre a modificação de redes de trocadores de calor, retrofit. O Retrofit de redes consiste no aumento do nível de recuperação de energia em um processo, através da realocação dos trocadores existentes e aumento da área de troca térmica, por meio da alocação de novos trocadores. Entretanto, dois fatores principais são desconsiderados em metodologias estudadas: a distribuição da área de troca térmica da rede existente e a queda de pressão nas correntes... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The study of retrofit procedures for heat exchanger networks hás been subject of numerous research work, due to its importance in inergy-saving policies in chemical processes. Early work focused on the cost (and area) estimation of the additional exchangers required to achieve the new process conditions, without considering the layout of the existing network. Later work moved to a more detailed analysis of the existing exchangers. The main drawback of these methods in that they are restricted to constant heat transfer coefficients, and do not take into account the available pressure drop for new exchangers. In this work, a new procedure for heat exchanger network retrofit is proposed. The procedure takes into account the existing exchanger network and the maximum additional pressure drop allowed for each stream. The new procedure is based on the simultaneous minimization of the additional area, constrained to the available pressure drop and existing exchanges. The network is modeled as a sequence of subnetworks, similar to the traditional 'spaghtti network¿. The spaghetti networks is extended to include both the existing exchangers and the new exchangers, and described as a nonlinear programming problem, where the object function is the additional area (and cost), subject to the maximum pressure drop available for each stream... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Sandra Lucia da Cruz, Roger Josef Zem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T00:10:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arruda_AlexandreDenes_D.pdf: 3521584 bytes, checksum: 0e013e4ac0a5d82fcfde9bc6d13d8c49 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho visa o estudo do processo de desproporcionamento do tolueno. Industrialmente estas unidades são constituídas pela (i) seção de reação, (ii) seção de separação e (iii) seção de reciclo. Com o aumento da demanda de benzeno a seção de separação torna-se potencialmente favorável a redução dos custos de processamento. Este estudo se dirige portanto, no sentido de diminuir o custo total da seção de separação, realizada por destilação, dos produtos da reação. Métodos de síntese e integração de seqüências de colunas de destilação são as ferramentas utilizadas para a análise deste problema. Nos capítulos iniciais são apresentadas as técnicas mais utilizadas em síntese e integração de colunas: os métodos heurísticos (a partir da experiência de projetos anteriores), as equações preditivas, a inteligência artificial e os métodos aproximados são os mais aplicados. Nas técnicas de integração energética, destaca-se o LQ8T e a programação não linear. Os produtos da reação de desproporcionamento do tolueno e portanto, alimentação das colunas, se realizam com diferentes composições. a método utilizado parte de um balanço de energia no trocador de integração que no final resultará no acréscimo de um refervedor ou de um condensador na coluna integrada. Independente do acréscimo destes equipamentos, cada coluna de destilação na seqüência integrada possui um condensador e um refervedof.. a método proposto é computacional, e fornece o custo total de uma detenninada seqüência de destilação, bem como, as possíveis melhores formas de integração. a mesmo procedimento é realizado para seqüências apresentando colunas com saída lateral. Comparações são realizadas entre as seqüências não integradas de modo a se obter a seqüência mais econômica. Por fim a integração destas seqüências é analisada e seu resultado é incorporado aos dados anteriores obtidos para avaliação. Neste trabalho estão incluídos o desenvolvimento de um método simplificado baseado nas temper*as de topo e base das colunas na seqüência. E uma análise de como a alimentação (componentes, volatilidade, vazão, etc) afeta a escolha da melhor seqüência de destilação convencional e com saída lateral / Abstract: This work's goal is to study the process of disproportionation oftoluene. lndustrially this process is composed of the units (i) reaction section, (ü) separation section and (iii) recycling section. The incline in the demand of benzene makes the separation section become potentially favourable to the reduction of processing costs. Therefore the orientation of this study is to reduce the total cost of the separation section of the products reaction performed by distillation. The tools used in the analysis of the problem are the synthesis methods and the sequential integration of the distillation columns. The first chapters presents the techniques often used in the synthesis and integration of columns: the heuristic methods (based on experiences from previous projects), the predictive equations, artificial intelligence and the approximate methods are mostly applied. During the integration, the SQ?T and the non-linear programming are more relevant. The products from the disproportionation of toluene and subsequently from the columns' feeding take place via different compositions. The computational method was selected as it offers the total cost of an established sequence of distillation, as well as the best possible forms of integration. The same procedure is done on sequences presenting lateral exits for their columns. Comparisons are performed among non-integrated sequences to obtain the most economic sequence. Finally the integration of these sequences is analysed and its results incorporated to previous data collected for the evaluation. This work includes the development of a simplified method for obtaining integrated sequences as well as the analysis of how feeding (components, volatility, flowing, etc) affects the choice of the best distillation sequence. This study also covers columns with lateral exit / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T09:11:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HernandezRodriguez_OscarMauricio_M.pdf: 9306255 bytes, checksum: dadc1b869f81d7aa5408b37dfb30f782 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A recuperação de calor de gases ou sólidos particulados aquecidos é uma das aplicações viáveis dos sistemas fluidizados. Neste trabalho foi realizado um estudo da recuperação de calor de sólidos particulados aquecidos através do desenvolvimento de uma metodologia de projeto e de um modelo matemático para um trocador de calor com leito fluidizado raso com tubos imersos e do levantamento da influência dos parâmetros: diâmetro da partícula, fluxo mássico de sólidos e fluxo mássico de gás fluidizante. Foi projetada e construída uma bancada experimental constituída de uma válvula de alimentação pneumática de sólidos, um combustor com leito fluidizado borbulhante, uma válvula de alimentação para sólidos quentes e um trocador de calor com leito fluidizado raso. O sistema de recuperação de calor foi avaliado em termos de sua efetividade através da determinação do coeficiente de transferência de calor mistura-parede e das temperaturas de entrada e saída das três correntes envolvidas no balanço de energia: água, ar e sólidos. Foram realizadas medidas da temperatura da suspensão gás sólido, o que permitiu a obtenção experimental do coeficiente de transferência de calor mistura-parede ao longo do comprimento do trocador, resultado ainda não disponível na literatura. Os resultados experimentais foram posteriormente comparados com os encontrados na literatura e também com os obtidos através do modelo desenvolvido para prever o comportamento do sistema, apresentando bom acordo. Os resultados obtidos são importantes para uma melhor compreensão de sistemas para recuperação de energia de sólidos particulados quentes, além de serem úteis para o projeto de trocadores de calor com leito fluidizado raso / Abstract: The heat recovery from hot gases or hot solid particles is one of the viable applications of fluidized systems. This work presents a study on heat recovery from solid particles through the development of a design methodology and a mathematical model for a shallow fluidized bed heat exchanger with immerged tubes and through the analysis of the influence of three parameters: particle diameter, solids and gas mass flow rate. An experimental device, with a solids pneumatic valve, a bubbling fluidized bed combustor, a hot particles feeding valve and a shallow fluidized bed heat exchanger was designed and built. The effectiveness of the heat recovery system was evaluated through the determination of the average bed-wall heat transfer coefficient and of the inlet/outlet temperatures of the three currents involved in the energy balance: water, air and solids. Gas-solid suspension temperature measurements were taken, what allowed to obtain the bed-wall heat transfer coefficient along the heat exchanger length, that resuIt isn't yet availablein the literature. The experimental results were compared with the literature and with the obtained through the model developed to foresee the behavior of the system. The results contribute for a better understanding of heat recovery systems of hot solid particles, and are useful for the design of shallow fluidized bed heat exchangers / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SosaArnao_JuanHarold_M.pdf: 12758044 bytes, checksum: 5ef66bd14ee2b7077556c4bb0ea78325 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho foi realizado o estudo experimental da geração de entropia em um trocador de calor, o qual opera com leito fluidizado raso e recupera o calor contido na areia proveniente de um incinerador. Este trocador de calor é caracterizado por apresentar dois fluidos (ar e água) que ganham energia das partículas sólidas (areia). O objetivo foi analisar a influência dos fatores que afetam o desempenho do trocador de calor, visando determinar as condições operacionais ótimas do mesmo. Para isso foi realizado um planejamento experimental fatorial 23 com três pontos centrais, o qual permitiu a identificação dos fatores estatisticamente significativos sobre a variável de resposta. Os fatores estudados foram: a área de transferência de calor (A), analisada em 3 níveis diferentes (0,066 ; 0,1 04 e 0,130 m2); o número de chicanas (No) no casco (O, 3, e 6); e a razão entre as capacidades caloríficas do material sólido e da água (C) que variou também em 3 níveis (0,05; 0,075 e 0,1). A variável de resposta estudada foi o número de unidades de geração de entropia (Ns). Também foram analisadas as seguintes variáveis de resposta: eficiência exergética (N=:), eficiência energética (Ecne) e efetividade do trocador de calor (E). A aplicação do método de minimização de geração de entropia (EGM) e da análise exergética nos resultados obtidos experimentalmente, mostrou que a melhor configuração para o trocador de calor estudado ocorreu quando o diâmetro do tubo imerso no leito estava em seu valor médio, enquanto o número de chicanas e a razão entre as capacidades caloríficas estavam em seus valores máximos. A análise estatística dos resultados mostrou que o número de chicanas e a área de transferência de calor possuem influência significativa sobre o Ns. Verificou-se também que as melhores condições de operação (Ns mínimo e Nc:xe máximo) ocorreram quando a variação da exergia do sólido foi unifonnemente distribuída entre os fluxos de ar e de água. A análise de primeira lei refletida através da eficiência energética do sistema, foi um indicador interessante mas insuficiente para a análise do sistema. Quando esta análise é combinada com a análise exergética e o método de minimização de geração de entropia, os critérios de otimização e a adequada operação do sistema podem ser atingidos. A definição de efetividade do trocador de calor (E), usada tradicionalmente na avaliação deste tipo de equipamento, mostra-se adequada quando só a água é o produto útil, mas quando a intenção é o uso posterior dos fluxos de ar e de água esta definição pode levar a conclusões incompletas / Abstract: This work presents an experimental study of the entropy generation in a fluidized bed heat exchanger used for heat recovering of contained sand particles discharged ftom an incinerator. This heat exchanger is characterized by presenting two fluids (air for fluidization and water flowing inside an immersed tube) that gains energy ITom solid particles (sand). The objective was to analyze the influence of the factors that affect the heat exchanger performance, being aimed to determine the best operational conditions for the equipment. A factorial experimental planning 23 with three central points was developed, in order to obtain the identification of the statistically significant factors about the reply variables. The studied factors were: heat transfer area (A), analyzed in 3 different levels (0.066; 0.104 and 0.130 m2); number ofbaflles immersed in the fluidized bed (Nc=0,3, and 6); and rate between the calorific capacities of solid material and water (C) that also varied in 3 levels (0.05; 0.075 and 0.1). The first studied reply variable was the number of units of entropy generation (Ns). Also the following reply variables had been analyzed: exergetic efficiency (Nexe), energy efficiency <Eene) and effectiveness of the heat exchanger (E). The application of the entropy generation minimization method (EGM) and ofthe exergetic analysis in the experimentally gotten results, showed that the best confíguration for the studied heat exchanger occurred when the diameter of the immersed tube in the fluidized bed was in the medium size tested, while, the number ofbaflles and the rate calorific capacities ratio were in their maximum values. Statistics analysis of the resu1ts showed that the number and bafl1es and the heat transfer area have significant int1uence on Ns. It was also verified that the best operational conditions (minimum Ns and maximum Ncoo:) had occurred when the solid exergy variation was unifonnly distributed between water and air flows. The fust law analysis reflected through the energetic efficiency of the system was an interesting but insufficient indicator for the system analysis. When this analysis is combined with the exergetic analysis and entropy generation minimization method, the criteria of optimization and an adequate operation of the system can be reached. The definition of effectiveness ofthe heat exchanger (E), used traditiona11y to evaluate such equipment, reveals adequate when the water is the only useful product, but when there are more useful products this definition can induce to incomplete conclusions / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-05-21T13:43:20Z No. of bitstreams: 1 Dário da Rosa Cruz.pdf: 2357249 bytes, checksum: cc31613a7629955b25090b2c81265ab5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-21T13:43:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dário da Rosa Cruz.pdf: 2357249 bytes, checksum: cc31613a7629955b25090b2c81265ab5 (MD5) Previous issue date: 2015-01-09 / IFSUL - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense / No presente trabalho foi analisado um sistema de cogeração de uma empresa de alimentos que utiliza, em seu processo produtivo, diversas utilidades. Estes processos geram resíduos industriais, como sólidos, líquidos e também resíduos térmicos. Atualmente muito tem se falado sobre eficiência energética no setor de utilidades, a qual impacta diretamente nos custos operacionais de produção. O objetivo deste trabalho é identificar potenciais térmicos disponíveis para a simulação de um sistema de trigeração, que utiliza sistema de refrigeração por absorção amônia/água como uma alternativa na redução dos custos operacionais mediante a produção de água gelada e de refrigeração para túneis de congelamento. Na empresa em análise, a demanda por energia elétrica para sistemas de refrigeração por compressão representa atualmente 60% da energia elétrica total da fábrica. Deste modo, sistemas de refrigeração por absorção mostram-se interessantes para diversas aplicações, pois são movidos por energia térmica ao invés de energia elétrica. Neste estudo são analisadas as influências da temperatura de condensação, temperatura de evaporação, temperatura do gerador e concentrações de amônia sobre o COP do sistema de refrigeração por absorção amônia/água. Para a análise destas influências, foi realizado o modelamento matemático e desenvolvido um programa no EES (Engineering Equation Solver) e os resultados da simulação foram comparados com os resultados encontrados nas simulações do Handbook fundamentals da ASHRAE (2009). A partir daí são simulados três diferentes casos para os sistemas de absorção em estudo, onde os dados coletados na empresa, referentes aos potenciais de recuperação de calor, e os parâmetros da ASHRAE para sistemas de refrigeração por absorção NH3/H2O, são simulados e analisados mediante o programa IPSEpro®. Uma análise econômica é realizada, onde se pode concluir quanto à melhor configuração do sistema de trigeração sugerido. O percentual de economia, referente à energia elétrica consumida pelos compressores de refrigeração adotados foi de 8,7%, o qual proporcionará uma economia líquida mensal de R$ 135.391,41. O custo de energia elétrica considerado foi de R$ 0,1968/kWh e a TMA (taxa mínima de atratividade) considerada no projeto foi de 15,7%. A melhor situação apresentada foi a do caso 3, onde o valor do capital investido foi de R$ 5.368.700,00 referente à aquisição dos equipamentos e instalação e a TIR (taxa interna de retorno) ficou em 15,7%, o VPL (valor presente líquido) para 10 anos ficou em R$ 2.443.000,00 e o tempo de retorno payback se dará em 6,07 anos ou 73 meses. / In this present study, a cogeneration system is analyzed in a food company that uses several utilities in its productive process. These processes generate industrial residues, such as solids, liquids and also thermal residues. Currently, much has been said about energy efficiency in the utilities department to which directly impact the operational costs of production. The goal of this study is to identify thermal and energy potentials available for the simulation of a trigeneration system that uses absorption ammonia/water cooling system as an alternative to reduce operational costs through the production of cold water and the cooling of freezing tunnels. In the analyzed company, the demand for electric energy for the cooling systems by compression, represents lately 60% of all the electric energy of the factory. This way, cooling systems by absorption become interesting for many different applications, since they are activated by thermal energy instead of electric energy. In this study the influences of the condensation temperature, evaporation temperature, generator temperature and ammonia concentration by COP of absorption ammonia/water cooling systems are analyzed. For the fulfillment of these analysis, the mathematical modeling is carried out and an EES program is developed and compared through simulations performed in Handbook fundamentals by ASHRAE (2009). Therefore, three cases different are simulated for the absorption systems in study, where the data presented for the company potential recovery of heat a boiler and the ASHRAE guidelines for an ammonia/water absorption refrigeration systems, are simulated and analyzed through the IPSEpro software. An economical analysis is performed where it is possible to conclude the best configuration of the trigeneration system suggested. The percentage of economy concerned to the electric energy consumed by the adopted cooling compressors was 8.7%. It will proportionate a mouthy economy of around R$ 135,391.41. The costs of electric energy considered was R$ 0.1968/kWh and the TMA (minimal tax of attractiveness) considered in the project was 15.7% the best situation presented was the case 3, where the value of invested capital was R$ 5,368,700.00 concerned to the acquisition and installation of equipments. The TIR (internal rate of return) was in 15.7%, the VPL (net present value) for ten years was R$ 2,443,000.00 and the payback will occur in 6.07 years or 73 months.