El ánimo de esta memoria no es otro que mostrar la búsqueda de conceptos a partir de un requerimiento específico del gerente y la innovación como resultado de la investigación y desarrollo del diseño. Por otro lado estaría complacida si de alguna forma esta experiencia beneficia a los alumnos de la carrera en el sentido de conocer más cerca de la relación diseñador-empresa, la cual no conocerán hasta su práctica profesional.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:08:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 101350.pdf: 2739688 bytes, checksum: c4199d9838af67cf5ebadb529cbbec80 (MD5) Previous issue date: 1995 / Estudo do programa EVSIM, desenvolvido pelo NiST (National Institute of Standards and Technology - USA) para a simulação de evaporadores do tipo tubo aletado, empregados em condicionadores de ar, visando adequá-lo à simulação de evaporadores de câmara frigoríficas. O modelo apresentado baseia-se, fundamentalmente, no método tubo-por-tubo. A avaliação do desempenho térmico de um tubo aletado, em escoamento cruzado, constitui sua parte básica. A performance total do evaporador é obtida a partir de performance individual de cada tubo, sendo estes associados com os respectivos parâmetros do refrigerante e comum determinado fluxo de ar. Comparações entre resultados fornecidos pelo modelo com valores fornecidos por catálogos de fabricantes e análises comparativas envolvendo as características geométricas do evaporador e os refrigerantes CFC-12, HFC-22 e HFC-134a, são apresentadas e discutidas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325096.pdf: 14738600 bytes, checksum: 76e121ad0d77da8647288445c3e0ae16 (MD5) Previous issue date: 2013 / O projeto de refrigeradores domésticos é focado não somente na redução do consumo de energia em condições normalizadas, mas também em condições reais de operação, quando as portas dos compartimentos refrigerados são abertas periodicamente. Nesse caso, há transporte de umidade para os compartimentos refrigerados com consequente formação de geada sobre o evaporador, redução da vazão de ar e elevação no tempo de funcionamento do compressor. O efeito de tais fenômenos deve ser considerado para o adequado projeto dos componentes assim como para a definição de estratégias de controle do produto. A robustez do produto à formação de geada é geralmente estudada através de ensaios experimentais complexos, demorados e dispendiosos. Tal cenário favorece o uso de modelos matemáticos, embora nenhum dos modelos disponíveis na literatura seja capaz de simular o comportamento de um refrigerador doméstico submetido a ciclos de aberturas de portas e a consequente formação de geada sobre as superfícies do evaporador. Para eliminar essa lacuna, desenvolveu-se um modelo matemático para simular o comportamento transiente de um refrigerador doméstico sujeito a condições típicas de um teste de robustez à formação de geada. Para tanto, adotou-se uma abordagem semi-empírica, onde os componentes do refrigerador foram modelados com base em trabalhos disponíveis na literatura. Alguns dos parâmetros empíricos associados aos modelos desses componentes foram derivados de resultados experimentais obtidos com o próprio refrigerador. As estimativas do modelo foram devidamente validadas contra dados experimentais. O desvio máximo observado na previsão da evolução temporal da vazão mássica de refrigerante, da potência consumida e das pressões de evaporação e condensação foi de ±10%, da perda de carga no evaporador de ±20%, da massa de geada acumulado no evaporador de ±30% e das temperaturas dos compartimentos refrigerados de ±2ºC. Além disso, o modelo foi utilizado para estimar o comportamento de variáveis não facilmente mensuráveis tais como a evolução temporal da posição da fronteira entre as regiões bifásica e superaquecida no evaporador, da densidade e espessura da camada de geada e da distribuição da massa de geada e da perda de carga em cada fileira do evaporador.<br> / Abstract : Modern refrigerator design is aimed not only at energy savings but also at product robustness to evaporator frosting. Whilst the former is evaluated by means of standardized test procedures, the latter is assessed by testing the refrigerator under real usage conditions, when the doors are opened in a regular basis, allowing moisture to enter the refrigerated compartment and, consequently, frost to accumulate on the evaporator surface. As the frost layer grows, the air-side pressure drop rises, reducing the air flow rate and, therefore, the evaporator capacity. As a consequence, the compressor is driven to run longer cycles, thus increasing the energy consumption. The laboratory procedures required for product assessment and development rely on costly and time consuming experiments. Albeit it has been advocated that the adoption of simulation models may aid the product development process, there is no model available in the open literature which is capable of simulating the refrigerator performance under door-opening and frost build-up conditions. Therefore, a mathematical model for simulating the transient behavior of a domestic refrigerator in such conditions has been advanced in this work. A first-principles simulation model was put forward for the refrigeration loop, whereas a semi-empirical approach was adopted for the refrigerated compartment, in such a way that the key empirical parameters were obtained by testing the refrigerator in an environmental chamber. The model was validated against experimental data, when it was found that its predictions for power consumption and refrigerant mass flow rate fell within a ±10% error band, its predictions for accumulated frost mass were within a ±20% error band, and its predictions for compartment air temperatures were within a ±2K error band. The model is also capable of predicting the behavior of some non-measurable variables, such as the time evolution of the liquid-vapor to vapor transition point of the refrigerant in the evaporator, the density and thickness of the frost layer over the different rows of the evaporator and also the contribution of each of these rows on the air side pressure drop on the evaporator.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-29. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:12Z : No. of bitstreams: 1 000847749.pdf: 3178546 bytes, checksum: df9a1fe5199988861e46d4041fa84d9a (MD5) / Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para simular o escoamento e a transferência de calor entre o fluido refrigerante e ar externo em regime permanente e transiente ao longo de evaporadores de tubos aletados comumente usados em refrigeradores domésticos do tipo frost-free e sistemas de ar condicionado. O escoamento do fluido refrigerante é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão do escoamento no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar úmido que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia que governam o escoamento do refrigerante são resolvidas, respectivamente, para o cálculo da velocidade, da pressão e da entalpia específica do fluido refrigerante. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para obter sua distribuição de temperatura. O modelo necessita ainda de equações constitutivas para o cálculo dos: fatores de atrito, coeficientes de transferência de calor para o ar e para o refrigerante, do coeficiente transferência de massa para a água e das propriedades termofísicas do refrigerante, do ar e da água. As equações governantes são integradas numericamente usando o método de Euler e o sistema de equações algébricas resultante é solucionado pelo método de Newton-Raphson. O modelo pode ser usado para: (a) determinar os parâmetros de desempenho do evaporador, tais como: capacidade de refrigeração, temperaturas de saída do refrigerante e do ar, dentre outros, desde que as condições de operação e os parâmetros geométricos... / This work presents a numerical model to simulate the steady and transient flow and heat transfer between the refrigerant fluid and outside air along tube-fin evaporators commonly used in 'no-frost' household refrigerators. The refrigerant flow inside the tube is taken as one- dimensional and divided in a two-phase flow region and a superheated vapor flow region. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the airflow crossing the outside of the tubes are taken into account. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow region. The fundamental equations of mass conservation, momentum and energy conservation governing the refrigerant flow are solved in order to evaluate the velocity, pressure and specific enthalpy of the refrigerant fluid. The energy and mass (humidity) conservation equations for the air flow are solved in order to evaluate the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator, respectively. The energy conservation equation for the evaporator tube wall is also solved to obtain the wall temperature distribution. Furthermore, the model needs closer constitutive equations to calculate the friction coefficients, the refrigerant and air heat transfer coefficients, the water mass transfer coefficient and the refrigerant, air and water thermo-physical properties. The governing equations are integrated numerically using Euler's method and the resulting algebraic system of equations is solved by Newton-Raphson's method. The model could be used to: (a) determine evaporator performance parameters, such as: refrigeration load; outlet refrigerant and air temperatures; among others, since the evaporator operating conditions and dimensions are known. In this case a direct problem is solved from a set of inlet conditions for the refrigerant and also for the air; (b) determine the refrigerant mass flow rate along evaporator tubes, once its ...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-22Bitstream added on 2014-06-13T19:30:01Z : No. of bitstreams: 1 suguimoto_fk_me_ilha.pdf: 2910417 bytes, checksum: 0c31904819edbccc5cd91079714d3574 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para a simulação do escoamento e da transferência de calor, nos regimes permanente e transiente, ao longo de um evaporador do tipo roll-bond instalado no interior do gabinete de um refrigerador doméstico. Evaporadores roll- bond são amplamente utilizados na maioria dos refrigeradores domésticos no Brasil. A análise desse tipo de evaporador é de fundamental importância para a indústria de refrigeradores domésticos, uma vez que melhora o entendimento das trocas de calor envolvidas e, portanto, pode contribuir com a melhoria do desempenho do sistema. Divide-se o estudo em duas etapas: a modelagem do evaporador e a modelagem do gabinete. A análise do evaporador envolve o escoamento do fluido refrigerante no interior dos canais formados por duas chapas de alumínio justapostas, que formam a placa evaporadora. Tais canais são separados por filetes que atuam como uma aleta única, originando significativa transferência de calor por condução na placa evaporadora. As duas chapas de alumínio justapostas são consideradas como uma única placa plana vertical, com transferência de calor por condução nas direções horizontal e vertical. No lado externo a transferência de calor ocorre por convecção natural e por radiação entre a placa evaporadora e o gabinete do refrigerador. No interior dos canais do evaporador o escoamento é considerado unidimensional e dividido em uma região monofásica de vapor superaquecido e uma região bifásica líquido-vapor. Na região bifásica o escoamento é considerado homogêneo, ou seja, são consideradas condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. A influência da curvatura dos canais sobre o escoamento é desconsiderada e a queda de pressão no interior dos canais é considerada. A simulação do escoamento... / This works presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow and heat transfer along a roll-bond evaporator installed inside the cabinet of a household refrigerator. Roll-bond evaporators are widely used in most household refrigerators in Brazil. The analysis of this type of evaporator is fundamental to the industry of household refrigerators. It improves understanding of the refrigerant flow and heat transfer and, therefore, could contribute to the improvement of system performance and energy savings. The model is divided into two stages, one for the evaporator and the other for the cabinet. The analysis of the evaporator involves the refrigerant flow inside the channel formed by powder-coated aluminum. This channel is separated by fillets that act as a single fin, causing significant heat transfer by conduction in the evaporator plate. The powder-coated aluminum channel is considered as a single vertical flat plate, where conduction heat transfer takes place along horizontal and vertical directions. Heat transfer by free convection and radiation between the evaporator plate and the air inside the cabinet is taken into account. The refrigerant flow inside the channel is divided in two regions: a two-phase flow, of liquid-vapor, and another of single-phase flow, of superheated vapor. The refrigerant flow is assumed to be one-dimensional and a homogeneous flow model is employed for the two-phase flow. The influence of the curvature of the channels on the flow is disregarded, although the pressure drop inside the channels is taking into account. The fundamental equations governing the flow through evaporator are derived from the mass conservation, momentum and energy conservation laws. The heat conduction equation is also solved to obtain the temperature distribution along the evaporator plate. A Finite Volume approach... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: André Luiz Seixlack / Banca: José Luiz Gasche / Banca: Ricardo Augusto Mazza / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para a simulação do escoamento e da transferência de calor, nos regimes permanente e transiente, ao longo de um evaporador do tipo roll-bond instalado no interior do gabinete de um refrigerador doméstico. Evaporadores roll- bond são amplamente utilizados na maioria dos refrigeradores domésticos no Brasil. A análise desse tipo de evaporador é de fundamental importância para a indústria de refrigeradores domésticos, uma vez que melhora o entendimento das trocas de calor envolvidas e, portanto, pode contribuir com a melhoria do desempenho do sistema. Divide-se o estudo em duas etapas: a modelagem do evaporador e a modelagem do gabinete. A análise do evaporador envolve o escoamento do fluido refrigerante no interior dos canais formados por duas chapas de alumínio justapostas, que formam a placa evaporadora. Tais canais são separados por filetes que atuam como uma aleta única, originando significativa transferência de calor por condução na placa evaporadora. As duas chapas de alumínio justapostas são consideradas como uma única placa plana vertical, com transferência de calor por condução nas direções horizontal e vertical. No lado externo a transferência de calor ocorre por convecção natural e por radiação entre a placa evaporadora e o gabinete do refrigerador. No interior dos canais do evaporador o escoamento é considerado unidimensional e dividido em uma região monofásica de vapor superaquecido e uma região bifásica líquido-vapor. Na região bifásica o escoamento é considerado homogêneo, ou seja, são consideradas condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. A influência da curvatura dos canais sobre o escoamento é desconsiderada e a queda de pressão no interior dos canais é considerada. A simulação do escoamento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This works presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow and heat transfer along a roll-bond evaporator installed inside the cabinet of a household refrigerator. Roll-bond evaporators are widely used in most household refrigerators in Brazil. The analysis of this type of evaporator is fundamental to the industry of household refrigerators. It improves understanding of the refrigerant flow and heat transfer and, therefore, could contribute to the improvement of system performance and energy savings. The model is divided into two stages, one for the evaporator and the other for the cabinet. The analysis of the evaporator involves the refrigerant flow inside the channel formed by powder-coated aluminum. This channel is separated by fillets that act as a single fin, causing significant heat transfer by conduction in the evaporator plate. The powder-coated aluminum channel is considered as a single vertical flat plate, where conduction heat transfer takes place along horizontal and vertical directions. Heat transfer by free convection and radiation between the evaporator plate and the air inside the cabinet is taken into account. The refrigerant flow inside the channel is divided in two regions: a two-phase flow, of liquid-vapor, and another of single-phase flow, of superheated vapor. The refrigerant flow is assumed to be one-dimensional and a homogeneous flow model is employed for the two-phase flow. The influence of the curvature of the channels on the flow is disregarded, although the pressure drop inside the channels is taking into account. The fundamental equations governing the flow through evaporator are derived from the mass conservation, momentum and energy conservation laws. The heat conduction equation is also solved to obtain the temperature distribution along the evaporator plate. A Finite Volume approach... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Jose Tomaz Vieira Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-18T03:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_Gilberto_M.pdf: 6430841 bytes, checksum: c26a7150672f7e400479a97296ff7eaa (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Este trabalho estuda um fogão a lenha tradicional de alvenaria como um equipamento energético. Através de duas metodologias de teste foi determinada a eficiência de cocção e feito um balanço de energia para o fogão. Foram estudadas e implementadas pequenas modificações na geometria da câmara de combustão e sua influencia no aumento da eficiência foi comprovada experimentalmente. Um termosifão bifásico fechado utilizando água como fluido de trabalho foi projetado, construído e acoplado a câmara de combustão do fogão e sua capacidade de transferência de calor foi levantada experimentalmente. Após algumas modificações, conseguiu-se obter o fluxo de calor necessário a níveis de temperatura suficientes para o acionamento do sistema de refrigeração. Uma geladeira de absorção do tipo Platen-Munters ( geladeira a gás ou querosene )foi testada com fornecimento constante de calor de 260W constante e os estados das misturas e fluxos de calor nos principais componentes foram determinados com auxílio e diagramas entalpia x concentração para duas condições no evaporador. Foi feito finalmente o acoplamento entre o fogão e a geladeira através do termosifão e medidas as temperaturas no gabinete e congelador da geladeira assim como no termosifão e principais componente da geladeira durante a operação do fogão com deferentes taxas de queima / Abstract: This work studies a traditional brazilian brick woodburning cookstore s a thermal equipment. The coocking heat-balance was made for one of the tests. Two simple changes in the geometry of the combustion chamber were studied and implemented and their influence in the increase of efficiency was experimentally determined. A closed two-phase thermosyphon using water as working fluid was designed, built and connected to the combustion chamber of the cookstove and its heat-transfer capacity was adequate and sufficient to power the refrigeration system. An absorption refrigeration system of the Platen-Munters type was tested with a constant heat flux supply for 260W and the state of the mixtures and heat fluxes through its main components were determined for two different evaporator conditions using enthalpy x concentration diagrams. Finally the coupling of the woodburning cookstove with the refrigerator, as well as in the main components of the system and thermosyphon were measured during the operation of the cookstove under different feed rates / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-17T13:08:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 187952.pdf: 1111339 bytes, checksum: 6701a3a6be402ac9f7d0be78d2a9f699 (MD5) / À medida em que os aspectos relacionados à eficiência energética e usabilidade dos refrigeradores tornam-se requisitos ambientais e mercadológicos de suma importância, o conhecimento detalhado dos mecanismos de transferência de calor e massa que governam o desempenho térmico do produto se torna condição necessária para o atendimento das exigências normativas e de mercado. Neste sentido o presente trabalho tem por objetivo o estudo e a modelação do comportamento térmico de um refrigerador sujeito à abertura e fechamento de porta, de forma a possibilitar a quantificação do incremento de energia sensível e latente associada a este evento, bem como disponibilizar uma metodologia de análise de engenharia para uso no projeto de refrigeradores. O modelo matemático desenvolvido foi implementado computacionalmente e o sistema de equações foi resolvido com a aplicação do método de Newton-Raphson marchando-se no tempo para obtenção da resposta transiente das variáveis termodinâmicas associadas ao problema. Experimentos foram realizados para validar o modelo matemático proposto e quando confrontados os resultados numéricos e experimentais apresentaram boa concordância

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285895.pdf: 3999865 bytes, checksum: eed60bdeca0147d1930070714591ec0e (MD5) / A formação de geada em evaporadores é um fenômeno inevitável e indesejável, uma vez que degenera a capacidade de refrigeração e o desempenho do sistema. A perda de desempenho ocorre porque a camada de geada aumenta não só a resistência térmica entre o ar e os tubos aletados, mas também a restrição ao escoamento de ar, o que faz com que tanto a vazão deslocada pelo ventilador como a condutância térmica do evaporador diminuam. Com a redução na taxa de transferência de calor no evaporador, as temperaturas internas do refrigerador tendem a aumentar e isso exige que o compressor permaneça mais tempo ligado. Por essa razão, a geada deve ser periodicamente removida pela ação de uma resistência elétrica, o que eleva o consumo de energia. A crescente busca por um melhor entendimento desses fenômenos, bem como de alternativas para minimizar o crescimento da geada em evaporadores, deu origem a diversos procedimentos experimentais e a modelos matemáticos voltados à formação de geada em evaporadores. Entretanto, na ampla maioria dos trabalhos, os experimentos foram conduzidos em túnel de vento, onde o evaporador é submetido a condições uniformes de temperatura, umidade e vazão em sua entrada, o que não ocorre em aplicações reais típicas. Para preencher esta lacuna, foram realizados experimentos com o evaporador montado em sua posição normal, dentro de um refrigerador frost-free do tipo top-mount. O sistema de refrigeração do produto foi substituído por um calorímetro especialmente construído para tal finalidade, capaz de controlar não só a pressão de evaporação, mas também o grau de superaquecimento no evaporador. Além disso, desenvolveu-se um modelo computacional para prever o acúmulo de geada em cada fileira do evaporador. O modelo foi validado contra dados experimentais, quando se observaram desvios da ordem de 10% na estimativa da massa de geada acumulada. Finalmente, foram realizados ensaios experimentais para investigar oportunidades de melhoria do sistema de degelo do evaporador, quando se observou um aumento da eficiência de degelo de 25 para 60%.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:20:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 256330.pdf: 6521666 bytes, checksum: e19321071bfb2e106ead9dce11c55f78 (MD5) / O presente trabalho tem como meta a proposição de uma metodologia para análise e validação de modelos numéricos de gabinetes de refrigeração via utilização de ferramentas estatísticas e pela aplicação do método dos elementos finitos, visando à otimização destas estruturas. Com isso, devido ao elevado volume de produção, este trabalho é relevante para a organização uma vez que a previsão de ganhos ultrapassa o valor de R$ 2 MM anuais devido à possibilidade de se reduzir o custo individual dos componentes ligados ao desempenho estrutural do produto, avaliando as interações entre os mesmos. O trabalho apresenta os principais conceitos teóricos de otimização aplicados e análise de sensibilidade, bem como aspectos conceituais do método de elementos finitos para elasticidade tridimensional. Segue com o procedimento de otimização utilizado pelo software comercial ANSYS, uma revisão sobre regressão linear e sobre a metodologia 6-Sigma. Com base nesses estudos apresenta-se o modelo numérico base do gabinete de refrigerador com todas as peculiaridades associadas à sua devida calibração numérica, relacionada ao estudo preliminar de fontes de variação e aplicação das condições de contorno adequadas. Na seqüência apresenta-se a descrição e aplicação dos procedimentos de otimização estrutural para o modelo do gabinete de refrigeração: análise seqüencial através do uso da técnica de delineamento de experimentos (design of experiments - DOE) e método de aproximação por subproblema (método de ordem zero) executado no software comercial ANSYS. Ao final são apresentados os resultados para cada procedimento de otimização adotado, com a comparação dos aspectos positivos e negativos de cada abordagem, servindo de base para as conclusões e recomendações do trabalho.