Esse trabalho constitui o desenvolvimento da modelagem térmica e simulação por métodos numéricos de dois componentes fundamentais do ciclo de refrigeração por absorção de calor com o par amônia/água: o absorvedor e o gerador. A função do absorvedor é produzir mistura líquida com alta fração mássica de amônia a partir de mistura líquida com baixa fração mássica de amônia e mistura vapor mediante retirada de calor. A função do gerador é produzir mistura líquido/vapor a partir de mistura líquida mediante o fornecimento de calor. É proposto o uso da tecnologia de filmes descendentes sobre placas inclinadas e o método de diferenças finitas para dividir o comprimento da placa em volumes de controle discretos e realizar os balanços de massa, espécie de amônia e energia juntamente com as equações de transferência de calor e massa para o filme descendente. O objetivo desse trabalho é obter um modelo matemático simplificado para ser utilizado em controle e otimização. Esse modelo foi utilizado para calcular as trocas de calor e massa no absorvedor e gerador para diversas condições a partir de dados operacionais, tais como: dimensões desses componentes, ângulo de inclinação da placa, temperatura de superfície e condições de entrada da fase líquida e vapor. Esses resultados foram utilizados para estabelecer relações de causa e efeito entre as variáveis e parâmetros do problema. Os resultados mostraram que o ângulo de inclinação da placa ótimo tanto para o absorvedor como para o gerador é a posição vertical, ou 90°. A posição vertical proporciona o menor comprimento de equilíbrio (0,85 m para o absorvedor e 1,27 m para o gerador com as condições testadas) e se mostrou estável, pois até 75° não foram verificadas variações no funcionamento do absorvedor e gerador. Dentre as condições testadas para uma placa de 0,5 m verificou-se que as maiores efetividades térmicas no absorvedor e gerador foram respectivamente 0,9 e 0,7 e as maiores efetividades mássicas no absorvedor e gerador foram respectivamente 0,6 e 0,5. É esperado que os dados obtidos sejam utilizados em trabalhos futuros para a construção de um protótipo laboratorial e na validação do modelo. / This work presents the development of thermal modeling and simulation by numerical methods of two fundamental components of an ammonia/water heat absorption refrigeration cycle: absorber and generator. The function of the absorber is produce high ammonia mass fraction liquid mixture from low ammonia mass fraction liquid mixture and vapor mixture by heat removal. The function of the generator is produce vapor mixture from liquid mixture by heat addition. It is used the falling film technology over Inclined plates and the finite difference method to slice the plate length in discreet control volumes and do the mass, ammonia specie and energy balances along with the heat and mass transfer equations to the falling film. The aim of this work was obtain a simplified mathematical model to be used in control and optimization. This model was used to calculate the exchanges of heat and mass of both absorber and generator in many conditions from operational data such as: components dimensions, plate angle, surface temperature and inlet condition of liquid and vapor phase. These results were used to establish relations of cause and effect between the problem variables and parameters. The results showed that the optimum plate angle for both absorber and generator is the vertical position, or 90°. The vertical position provides the smallest equilibrium length (0,85 m to the absorber and 1,27 to the generator in tested conditions) and it proves itself to be stable, because until 75° no variations in the function of absorber and generator were detected. Among the tested condition for a 0,5 m plate length the highest thermal effectiveness for absorber and generator were respectively 0,9 and 0,7 and the highest mass effectiveness for absorber and generator were respectively 0,6 and 0,5. The obtained data is expected to be used in future works for the construction of a laboratorial prototype and in the model validation.

Submitted by Luciano Guimarães Alves (luciano_kouros@hotmail.com) on 2018-10-05T00:31:18Z No. of bitstreams: 1 Tese - Luciano Guimarães Alves - 02-10-18_Versão Final.pdf: 3679805 bytes, checksum: a7d506e1df21202b74acc947a1ce92bb (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-10-05T18:42:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alves_lg_dr_guara.pdf: 3679805 bytes, checksum: a7d506e1df21202b74acc947a1ce92bb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-05T18:42:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alves_lg_dr_guara.pdf: 3679805 bytes, checksum: a7d506e1df21202b74acc947a1ce92bb (MD5) Previous issue date: 2018-08-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As indústrias queimam combustíveis para produzir energia térmica para um processo. Em alguns casos, uma fração dessa energia não é completamente utilizada. Com o intuito melhorar a eficiência do sistema, essa fração de energia térmica não utilizada pode ser usada para acionar um Sistema de Refrigeração por Absorção (SRA). Nas últimas décadas, o interesse em usar SRA aumentou consideravelmente por conta da possibilidade de se utilizar vapor, água quente e gases de exaustão de sistemas de potência. Além disso, melhorias tecnológicas permitiram uma melhor eficiência do SRA. Uma modelagem termodinâmica do SRA foi realizada para analisar o desempenho de uma máquina em termos energéticos e exergéticos para obter água gelada a 5, 7, 9, 11 e 15 oC com uma fonte de água quente a 80, 90, 100, 110, 120 e 130 oC . A primeira e segunda lei da termodinâmica, tabelas e equações das propriedades da solução aquosa de brometo de lítio e água foram utilizadas para modelar o ciclo e efetuar os cálculos. As hipóteses básicas consideradas foram regime permanente, água pura, bomba isentrópica e processos adiabáticos. Através da análise dos resultados, que essa metodologia pode ser aplicada para determinar o comportamento da variação do COP e eficiência exergética em função da temperatura da água quente que alimenta o gerador e da água gelada obtida no evaporador. Realizou-se análise energética e exergética em cada componente do sistema. Com base nesses dados, pode-se verificar que a faixa de temperatura de água quente que o SRA deve ser alimentado de modo a operar na maior eficiência energética e exergética é de 90 a 100 oC. Ao analisar a distribuição exergética nos componentes, nota-se que as maiores perdas de exergia estão no gerador e absorvedor. / Industries burn fuels to produce thermal energy for a process. In some cases, a fraction of this energy is not fully utilized. In order to improve the efficiency of the system, this waste of energy can be used to drive an Absorption Refrigeration System (ARS). On the last decades, the interest in using ARS increased considerably because of the possibility of using steam, hot water or exhaust gases from thermal engines. Furthermore, technological improvements increased efficiency of this cycle. A thermodynamic model of an ARS was developed to calculate the required energy to generate cold water at 5, 7, 9, 11 e 15 oC from a heat source at 80, 90, 100, 110, 120, 130 oC. First law of thermodynamic, tables and equations of property of aqueous solution of lithium bromide and water were used to model the cycle. The basic hypothesis considered was steady state, pure water, isentropic pump and adiabatic processes. Analysis of the results revealed that this methodology can be applied to study the relationship between COP and exergetic efficiency as a function of the inlet hot water temperature and outlet cold water . Energetic and exergetic analysis were performed for each component. The results show that the highest COP and exergetic efficiency were obtained for hotwater temperature range between 90 to 100 oC. The distribution in terms of exergy in main components were studied and revealed that the high losses of exergy occurred in evaporator and absorber / 1586376

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04Bitstream added on 2014-06-13T18:47:03Z : No. of bitstreams: 1 reis_ja_dr_guara.pdf: 3822491 bytes, checksum: c9fd5a88d775153288d737de07be90be (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho desenvolve o projeto, aqui entendido como a seleção das unidades que atendam às exigências de obtenção de eletricidade, calor e frio, e a montagem de um sistema de cogeração que usa um motor de pequeno porte associado a uma máquina de absorção e trocadores de calor que satisfarão tais exigências de uma maneira a mais econômica possível, isto é, otimizado em termos de custos. Aplicando-se um método de obtenção dos custos associados à exergia, cria-se um quadro de custos exergéticos para a obtenção de cada produto, e a soma de cada custo constitui o que chama-se de custo de manufatura exergética. O estudo demonstra que é possível aplicar esse método e identificar os pontos de deficiência de um sistema térmico como o mostrado e ,com isso, tomar medidas que venham a melhorar seu desempenho. Essa otimização física não se utiliza de conhecidos algoritmos de otimização matemática, utilizando-se de dados físicos e termodinâmicos medidos, O método permite identificar a forma operacional (basicamente a rotação do motor) que apresente os menores custos. A compreensão dos aspectos gerais da cogeração, das tecnologias envolvidas, com suas vantagens e desvantagens, torna possível aplicar a avaliação exergética associada a conceitos econômicos,e, com essa análise, tomar-se medidas que melhorem o desempenho do sistema em estudo. / This work develop the design of a cogeneration system with a small internal combustion engine coupled with an absorption refrigeration unit utilised in the production of a refrigeration effect, heating effect and electrical power generation with the utilization of exhaust waste heat, in a most possible economic way, i.e., optimized within limits of costs. By developing a method of costs associated to exergy, raises an exergetic costs for each unit, and the total costs is called manufacture exergetic cost. This study demonstrate that the appliance of this method identify the failures in the system and indicate where applies measures that improves its performance. This optimization do not utilizes mathematical algorithms, it is a physical optimization that use thermodynamics and physical data. The objective of this method is to identify the operational form that introduces the smaller cost. This compact cogeneration system have an internal combustion engine coupled with two heat exchangers and an absorption engine. The comprehension of general aspects of cogeneration technologies, its advantages and disadvantages turn possible to apply the exergetic evaluation associated with economic concepts to improve the performance of the system.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2575179 bytes, checksum: 8796ecfea1de6030d7f2f9efa941e491 (MD5) Previous issue date: 2010-12-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work presents theoretical and experimental study of a system of control for a steam generator. This system was developed to control the crystallization of a cooling system for absorption. The control system maintains the pressure generator above the zone of crystallization of diagram temperature pressure-saturated solution concentration of LiBr-water. The control is accomplished through simultaneous use of the relay and the frequency converter. The frequency converter acts in engine speed of pump firing of condenser cooling tower, while the relay operates directly into the burner of the generator, consecutively in thermal power of combustion. The control system can act in any pressure reference values above the zone of crystallization of absorption cooling system. In the control flow control techniques were used and fuzzy Modeling and control power thermal combustion, on-off control. Ten different experiments were conducted, which proved the efficiency of the system of control. / Neste trabalho apresenta-se o estudo teórico e experimental de um sistema de controle para um gerador de vapor. Este sistema foi desenvolvido para controlar a cristalização de um sistema de refrigeração por absorção. O sistema de controle mantém a pressão do gerador acima da zona de cristalização do diagrama temperatura-pressãoconcentração de solução saturadas do LiBr-água. O controle é realizado por meio do uso simultâneo do relé e o conversor de freqüência. O conversor de freqüência atua na velocidade do motor de acionamento da bomba da torre de resfriamento do condensador, enquanto o relé opera no queimador do gerador, consecutivamente na potência térmica de combustão. O sistema de controle pode atuar em quaisquer valores de referência de pressão acima da zona de cristalização do sistema de refrigeração por absorção. No controle da vazão foram utilizados técnicas de controle e modelagem Fuzzy e para controlar a potência térmica combustão, o controle on-off. Foram realizados dez experimentos diferentes, que comprovam a eficiência do sistema de controle.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2486004 bytes, checksum: 58c7f8984b6313c965d4ab70e1483555 (MD5) Previous issue date: 2010-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present paper describes an theoretical-experimental study of an double effect absorption refrigeration machine in series that uses the waste heat from the exhaust fumes of an internal combustion engine as an energy source for the steam generator. Stress that the machine being used was designed and built on the premises of the Federal University of Paraíba in the Institute of Sustainable Energy and recog-IES laboratory, Cooperative Research Network North / Northeast Natural Gas. This study aims to describe the constructive aspects of a pilot plant with cooling capacity of around 0.5 TR, emphasizing discussion relation to the accuracy, errors, difficulties, problems identified and solutions found during the construction processes, testing, operation, data acquisition and evaluation of the pilot plant. / O presente trabalho descreve um estudo teórico-experimental de uma máquina de refrigeração por absorção de duplo efeito em série usando o par água brometo de lítio e que utiliza o rejeito de calor proveniente dos gases de escapamento de um motor de combustão interna como fonte energética para o gerador de vapor de vapor de alta. A máquina está sendo desenvolvida nas próprias instalações da Universidade Federal da Paraíba no laboratório do Instituto de Energia Sustentável IES e RECOGÀS, Rede Cooperativa de Pesquisa Norte/Nordeste de Gás Natural. Este estudo visa descrever os aspectos construtivos de uma unidade piloto com capacidade frigorífica em torno de 0,5 TR, dando ênfase a discussões em relação aos acertos, erros, dificuldades obtidas, problemas identificados e soluções encontradas durante os processos de construção, testes, funcionamento, aquisição de dados e avaliação da unidade piloto. É feito também uma comparação dos dados experimentais com os resultados obtidos de um modelo termodinâmico baseado nos conceitos de energia e exergia. O código computacional é desenvolvido em plataforma EES (Engineering Equation Solver), aproveitando a facilidade de obtenção das propriedades, sobretudo, da solução água brometo de lítio.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1904620 bytes, checksum: 13a823522316cba8691ca5d7abac9d7f (MD5) Previous issue date: 2010-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The simultaneous heat and mass transfer phenomenon presents on the absorbers of the absorption refrigeration machine was studied by Generalized Integral Transform Technique GITT, for three practical interest cases with growing degree of difficulty in your mathematical formulation. The two first occur over an inclined flat plane with laminar flow regime. It is considered the fully developed flow and obtained the explicit velocity profile with constant thickness film. The adiabatic and isothermal wall is analyzed. The third case, that represent a real condition of operation occur over external surface of a single tube. It models the falling film on a tube where the thickness of the film varies along the perimeter. The phenomenon studied, classified like diffusion problem coupled, presents a strong couplement on the liquid-vapor interface and so, the energy and concentration equations are simultaneously solved. The solutions are obtained from two auxiliary eigenvalues problems for concentration and energy problems. Following the GITT formalism, a hybrid analyticnumerical solution to the potentials is described. Results of practical interest are found such as Sherwood and Nusselt numbers, mass flux in the interface and average potentials. / O fenômeno da transferência simultânea de calor e massa presente nos absorvedores das máquinas de refrigeração por absorção foi estudado pela Técnica da Transformada Integral Generalizada, do inglês Generalized Integral Transform Technique GITT, para três casos de interesse prático com crescente grau de dificuldade em sua formulação matemática. Os dois primeiros se referem a uma placa plana inclinada com escoamento em regime laminar, com perfil de velocidades conhecido e com a espessura da película constante ao longo do escoamento. Esta situação é examinada para as condições limites: parede adiabática e parede isotérmica. O terceiro caso, mais próximo da condição real de operação, modela o escoamento sobre um tubo onde a espessura da película varia ao longo do perímetro. O fenômeno, classificado como problema de difusão acoplado, apresenta um forte acoplamento na interface líquido-vapor e com isso as equações que representam as distribuições de energia e concentração da película líquida durante o escoamento, não podem ser solucionadas separadamente. A solução é construída com base em dois problemas auxiliares: um para a energia e outro para a concentração. Seguindo o formalismo da GITT, os potenciais são obtidos de forma híbrida analítico-numérico. Resultados de interesse práticos são obtidos como números de Sherwood e de Nusselt, bem como o fluxo de massa na interface e os potenciais médios.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Renato M Menna.pdf: 2612931 bytes, checksum: 80c496b0a27ce494c96cb14e4b6d8118 (MD5) Previous issue date: 2008-12-04 / In this work, the simulation and design of absorption refrigeration systems was performed, in order to evaluate its performance. Specific software capable to simulate and design such systems was elaborated, using structured programming language FORTRAN. This was a complete study of all components of the system and specifying their capacities. It has accomplished the project's absorber system, using the methodology of the project for Tinker heat exchangers. The absorber designed was a shell and tube heat exchanger, vertical, with flow of ammonia steam and of the water solution on the side of the shell and cooling water pipes. On verification of the proposal design, it was used the Wilke correlation, developed for settings in film condensation on vertical tubes. After developing of the program, they have been designed systems to attend certain specific conditions of heat load and temperature regime similar to real systems (small-sized refrigerator, air conditioning in a public environment and medium-sized industrial installation). Results from energy consumption were compared with similar systems by compression of steam. The program established with a good degree of correlation the energy demands of all systems tested, proving its reliability. The results showed that the refrigeration system for absorption has, in addition to good capacity for cooling, a low operational cost when compared to conventional systems by compression, for the studied cases. / Neste trabalho realizou-se a simulação e o projeto de sistemas de refrigeração por absorção, visando estudar-se sua eficiência. Criou-se um programa capaz de auxiliar no projeto e na simulação de sistemas desta natureza, utilizando programação estruturada em linguagem FORTRAN. Realizou-se um estudo completo de todos os componentes do sistema, especificando-se suas capacidades, e o projeto do absorvedor do sistema, utilizando a metodologia de projeto de Tinker para trocadores de calor. O absorvedor projetado foi um trocador de calor tipo casco e tubos, vertical, com fluxo do vapor de amônia e da solução aquosa no lado do casco e água de resfriamento nos tubos. Na verificação da geometria proposta, utilizou-se a correlação de Wilke, desenvolvida para configurações de condensação em película sobre tubos verticais. Após o desenvolvimento do programa, projetaram-se sistemas para atender algumas condições específicas de carga térmica e regime de temperaturas semelhantes a sistemas reais (refrigerador de pequeno porte, climatização de um ambiente público e câmara industrial de médio porte). Os resultados de consumo energético foram comparados com sistemas similares por compressão de vapor. O programa determinou com bom grau de correlação as demandas energéticas de todos os sistemas testados, comprovando a sua confiabilidade. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de refrigeração por absorção possui, além de boa capacidade de refrigeração, um baixo custo operacional quando comparado aos sistemas por compressão convencionais, para os casos estudados.