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Desarrollo de una bomba de calor doméstica que usa propano como fluido de trabajoLópez Juárez, Emilio 10 September 2023 (has links)
[ES] Las regulaciones medioambientales imponen el uso de refrigerantes con cada vez menor Poder de Calentamiento Atmosférico (PCA), y obligan a que la búsqueda de refrigerantes alternativos a los actuales sea una necesidad real acorde a las tendencias del sector. El paso de los refrigerantes actuales a la utilización de refrigerantes alternativos no es inmediato ni mucho menos sencillo. La complejidad a nivel tecnológico es muy elevada, dado que el uso de un nuevo refrigerante exige diseñar y desarrollar de cero todos los componentes del circuito, puesto que poseen unas especificaciones y requerimientos de funcionamiento totalmente diferentes de los que poseen los refrigerantes actuales.
La motivación principal de la tesis doctoral es la de plantear lo primeros pasos para el desarrollo de un equipo de bomba de calor para climatización que utilice un refrigerante con un bajo índice de PCA como el propano, en sustitución del que emplea la unidad actualmente (R410A), reduciendo así el impacto medioambiental del equipo y mejorando sus propiedades. Todo esto se encuentra incluido en los siguientes puntos:
- Anticipar el cambio de tecnología necesario para el cumplimiento de la regulación F-GAS, asegurando menores emisiones para el medio ambiente y manteniendo la eficiencia energética actual mediante el desarrollo de equipos de bomba de calor con capacidad de modulación y con propano como fluido refrigerante.
- Desarrollar herramientas de modelado y simulación para las diferentes plataformas objetivo.
- Obtener conocimiento específico sobre el comportamiento de la bomba de calor mediante el análisis experimental con prototipos funcionales bajo las condiciones de trabajo especificadas, con la intención de conocer su funcionamiento, además de sus limitaciones, exigencias prácticas y sus necesidades de control.
- Facilitar el diseño y desarrollo industrial de nuevos equipos de climatización mediante las herramientas de simulación y los datos experimentales obtenidos a través de prototipos funcionales.
Motivada por este nuevo escenario, esta tesis se centra en estudiar qué posibilidades existen en medio-largo plazo en el desarrollo de bombas de calor para ajustarse a la regulación existente, no solo en cuanto a requerimientos ambientales sino también energéticos. Para ello, el primer paso ha sido el de realizar una sustitución directa del refrigerante original de la unidad aerotérmica, el R410A, por R290 para establecer el punto de referencia y poder conocer qué prestaciones es capaz de desarrollar esa misma unidad sin un rediseño del circuito de refrigerante.
Tras esta primera evaluación, se ha llevado a cabo un estudio teórico de distintas configuraciones de circuito frigorífico con propano para evaluar las ventajas e inconvenientes entre ellas, con el objetivo de elegir la que mejor se ajuste al cumplimiento de los objetivos marcados. Este estudio se ha efectuado en tres ámbitos distintos: calefacción a baja temperatura, alta temperatura y condiciones de alta temperatura de impulsión de agua hasta 75ºC. En todos ellos, el resultado principal que se ha considerado ha sido el de eficiencia, lo que ha permitido obtener un orden de las tipologías estudiadas en función de los resultados obtenidos. A pesar de esto, esta evaluación también ha puesto de manifiesto otra característica intrínseca a cada uno de ellos como es su límite de funcionamiento en relación con la máxima temperatura de impulsión de calefacción.
Tras ello, se ha construido un prototipo de bomba de calor funcional completo para ejecutar la fase experimental, que incluya hasta tres de las tipologías evaluadas en la fase teórica previa, para que, con todos los ensayos pertinentes, los resultados permitan seleccionar la tipología de circuito de refrigerante que se integre en un prototipo final. Este prototipo permitirá caracterizar el funcionamiento del sistema tanto para una plataforma aire-agua, como para una plataforma salm / [CA] Les regulacions mediambientals imposen l'ús de refrigerants amb cada vegada menor Poder d'Escalfament Atmosfèric (PCA), i obliguen a que la recerca de refrigerants alternatius als actuals sigui una necessitat real d'acord amb les tendències del sector. El pas dels refrigerants actuals a l'utilització de refrigerants alternatius no és immediat ni tampoc fàcil. La complexitat a nivell tecnològic és molt elevada, ja que l'ús d'un nou refrigerant exigeix dissenyar i desenvolupar de zero tots els components del circuit, tenint en conta que tenen unes especificacions i requeriments de funcionament totalment diferents dels que posseeixen els refrigerants actuals.
La motivació principal de la tesi doctoral és la de plantejar el primers passos per al desenvolupament d'un equip de bomba de calor per a climatització que utilitzi un refrigerant amb un baix índex de PCA com el propà, en substitució del què empra la unitat actualment (R410A), reduint així l'impacte mediambiental de l'equip i millorant les seves propietats. Tot això es troba inclòs en els següents punts:
- Anticipar el canvi de tecnologia necessari per al compliment de la regulació F-GAS, assegurant menors emissions per al medi ambient i mantenint l'eficiència energètica actual mitjançant el desenvolupament d'equips de bomba de calor amb capacitat de modulació i amb propà com a fluid refrigerant.
- Desenvolupar ferramentes de modelatge i simulació per a les diferents plataformes objectiu.
- Obtenir el coneixement específic sobre el comportament de la bomba de calor mitjançant l'anàlisi experimental amb prototips funcionals en les condicions de treball especificades, amb la intenció de conèixer el seu funcionament, a més de les seues limitacions i exigències pràctiques i les seues necessitats de control.
- Facilitar el disseny i desenvolupament industrial de nous equips de climatització mitjançant les ferramentes de simulació i les dades experimentals obtingudes a través de prototips funcionals.
Motivada per aquest nou escenari, aquesta tesi es centra a estudiar quines possibilitats hi ha al mitjá-llarg termini en el desenvolupament de bombes de calor per a ajustar-se a la regulació existent, no només en relació amb el requeriments ambientals sinó també energètics. Per això, el primer pas ha sigut el de fer una substitució directa del refrigerant original de la unitat aerotèrmica, el R410A, per R290 per establir el punt de referència i poder conèixer quines prestacions és capaç de desenvolupar aquesta mateixa unitat sense un redisseny del circuit de refrigerant.
Després d'aquesta primera avaluació, s'ha dut a terme un estudi teòric de diferents configuracions de circuit frigorífic amb propà per avaluar els avantatges i inconvenients entre elles, amb l'objectiu de triar la que millor s'ajusti a l'acompliment dels objectius marcats. Aquest estudi s'ha efectuat en tres àmbits diferents: calefacció a baixa temperatura, alta temperatura i condicions d'alta temperatura d'impulsió d'aigua fins a 75ºC. En tots ells, el resultat principal que s'ha considerat ha sigut el d'eficiència, el que ha permès obtenir un ordre de les tipologies estudiades en funció dels resultats obtinguts. Tot i això, aquesta avaluació també ha posat de manifest una altra característica intrínseca a cada un d'ells com és el seu límit de funcionament en relació amb la màxima temperatura d'impulsió de calefacció.
Després d'això, s'ha construït un prototip de bomba de calor funcional complet per executar la fase experimental, que inclogui fins a tres de les tipologies avaluades en la fase teòrica prèvia, perquè, amb tots els assajos pertinents, els resultats permeten seleccionar la tipologia de circuit de refrigerant que s'integri en un prototip final. Aquest prototip permetrà caracteritzar el funcionament de sistema tant per a una plataforma aire-aigua, com per a una plataforma salmorra-aigua, a través del canvi del bescanviador / [EN] Environmental regulations impose the use of refrigerants with less and less Global Warming Potential (GWP), and force that the search for alternative refrigerants in order to substitute the current ones is a real need according to the trends in the sector. The transition from current refrigerants to the use of alternative refrigerants is neither immediate nor simple. The complexity at the technological level is very high, since the use of a new refrigerant requires a new design and a new development for all the components along the refrigerant circuit, since they may have totally different specifications and operating requirements compared to the traditional refrigerants.
The main motivation of this thesis is to present the initial stages concerning the development of a heat pump unit for space heating that uses a lo GWP refrigerant like propane, replacing the current refrigerant of the unit (R410A), leading to a reduction of the environmental impact of this equipment and improving its properties. All this has been included on the following points:
- Anticipate the required technology change to be compliant with the F-GAS regulation, ensuring low-impact emissions to the atmosphere and keeping a similar energy efficiency through the development of heat pump units with heating capacity modulation and with propane as refrigerant.
- Develop modelling and simulation tools for the different platforms approaches.
- Obtain specific knowledge about the heat pump performance through experimental analysis with functional prototypes under the specified working conditions, with the aim of acquiring knowledge not only about its operation, but also about its limitations, practical requirements and its control needs.
- Contribute to the industrial design and development of new space heating equipment using simulation tools and experimental data obtained through functional prototypes.
Motivated by this new scenario, this thesis focuses on studying the available options in the medium-long term concerning the heat pump development in order to be compliant with the applicable regulations, not only in terms of environmental requirements but also energy requirements. To do this, the first step has been related to carry out a direct replacement of the original refrigerant of the aerothermal unit, R410A, with R290 to establish the reference point and to be able to know the performance of the original unit without considering a redesign of the refrigerant circuit.
After this initial evaluation, a theoretical study of different refrigerant circuit configurations with propane has been carried out with the purpose of evaluating the advantages and disadvantages among them, in order to choose the one that fulfils the performance requirements the best. This study has been executed in three different areas: low heating temperature, high heating temperature and high water flow temperature conditions up to 75ºC. In all of them, the main result considered has been the efficiency, which has enabled to obtain a priority order based on the results obtained. Despite this, this evaluation has also revealed another attached feature, such as their operating limit in relation to the maximum heating flow temperature.
After that, a complete functional heat pump prototype has been built to execute the experimental phase, which includes up to three of the typologies evaluated in the previous theoretical phase, so that, with all the corresponding tests, the results allow to select the typology of refrigerant circuit to be integrated into a final prototype. This prototype has also enabled the performance characterization for two different types of platforms, air-water and brine-water, by changing of the corresponding exchanger using cutting valves. In parallel to this, a certain phenomenon related to the behaviour of the refrigerant have been studied through different operating conditions for each typology as well as the proper measures to improve the system control. As / López Juárez, E. (2021). Desarrollo de una bomba de calor doméstica que usa propano como fluido de trabajo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174570 / TESIS
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[en] EVALUATION OF THE GAS LOAD INFLUENCE ON AN AUTOMOTIVE AIR CONDITIONING SYSTEM / [pt] AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA CARGA DE GÁS EM UM SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE AR AUTOMOTIVORAFAEL PRUDENCIO SACSA DIAZ 07 July 2003 (has links)
[pt] A tecnologia automotiva moderna alcança progressos
consideráveis tanto no aspecto mecânico como funcional, com
esses avanços tecnológicos, o maior progresso foi feito na
estrutura dos automóveis e dos sistemas de ar condicionado.
O presente trabalho é desenvolvido considerando a
importância da utilização de gás refrigerante, já que se
tornou um assunto ambiental de grande importância pelo
fato de ter um papel na destruição da camada de ozônio.
Foi construída uma bancada experimental que consta de duas
câmaras isoladas para a colocação do equipamento,
instrumentos, dispositivos de medição e geração de
carga térmica, em seguida foi montado um condicionador de
ar automotivo composto por componentes originais do sistema
de condicionamento de ar de um automóvel para simular
funcionamentos, com a finalidade de avaliar os parâmetros
de funcionamento afetados quando são utilizadas diferentes
cargas de gás refrigerante.
Foram realizados testes controlando a temperatura e umidade
constantes no habitáculo automotivo (câmara 1), para
variações de temperatura na câmara (2), da vazão mássica no
sistema e variações de torque e velocidade, no sistema
motor - compressor, com diferentes quantidades de gás
refrigerante originando situações de insuficiência de
carga, carga adequada e sobre carga.
Para o controle da carga térmica dentro das câmaras foram
utilizados controladores de potência e um software
aplicativo. Os parâmetros de operação do equipamento foram
obtidos e arquivados mediante um sistema automático de
aquisição de dados.
Os resultados experimentais mostraram o comportamento real
do ciclo de refrigeração, a queda de pressão nas linhas de
descarga e de sucção, assim como no condensador e no
evaporador. Apresenta-se o sub-resfriamento do refrigerante
na saída do condensador bem como o superaquecimento na
sucção. Verifica-se uma tendência politrópica, no lugar do
processo isentrópico do ciclo ideal. Esta divergência
do ciclo faz com que a temperatura de descarga do
compressor (T2) seja elevada.
A carga de gás refrigerante exerce influência no desempenho
de um sistema de condicionamento de ar e os resultados do
presente trabalho concordaram bem com as expectativas
teóricas do problema considerado. / [en] The modern automotive technology reaches considerable
progress s in the mechanical aspect as in the functional,
with these technological advances, the biggest progress was
made in the structure of the automobiles and in the air
conditioning systems. Considering the importance of the use
of refrigerant, the present work is developed, because the
refrigerant gas became a great importance ambient subject
for its paper in the ozone layer destruction.
An experimental bench was constructed; it consists of two
isolated chambers, where equipment, instruments, devices of
measurement and thermal load generation were installed.
After that, an automotive air conditioner was mounted, made
up of original components from an automobile air
conditioning system to simulate operation, with the purpose
to evaluate the operation parameters affected when using
different refrigerant loads.
Tests with constant temperature and humidity in the
simulated automotive chamber (1) for variations of chamber
(2) temperature, of mass outflow in the system
and variations of torque and speed in the motor-compressor
system were performed with different refrigerating amounts
creating situations of insufficient load, adequate
load and over load.
For the chambers thermal load controlling, power
controlling and appropriate software were used. The
equipment operational parameters had been gotten and filed
by means of an automatic data acquisition system. The
experimental results had shown the real behavior of the
refrigeration cycle, the pressure drop in the discharge and
suction lines, as well as in the condenser and the
evaporator. Also the refrigerant sub-cooling in the exit of
the condenser, the gas overheating in the suction, the
polytrophic trend instead of the ideal cycle isentropic
process was observed. This divergence from the ideal cycle
makes the discharge compressor temperature (T2) was higher.
The refrigerant gas charge influences the performance of an
air conditioning system and the present work results agreed
well with the theoretical expectations for the considered
problem.
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Avaliação do desempenho de dois reatores anaeróbios horizontais de leitos fixos (RAHLF), um contendo biomassa auto-imobilizada e outro contendo suporte de espuma de poliuretano, no tratamento de água residuária de indústria de refrigerante / not availableMoraes, Valmir de 27 September 2002 (has links)
O uso de reatores de biomassa imobilizada para tratamento de esgoto tem se difundido devido a sua capacidade de manter o tempo de retenção celular (TRC) elevado, mesmo quando operados com baixo tempo de detenção hidráulica (TDH). Neste trabalho, investigou-se o desempenho de dois reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) em escala de bancada, usados no tratamento do efluente de uma indústria de refrigerantes, sendo um dos reatores preenchido com grânulos e o outro com espuma de poliuretano. A pesquisa foi dividida em três etapas, referentes aos tempos de detenção hidráulica (TDH) de, respectivamente, 20 h, 10 h e 5 h. O encerramento de cada etapa ocorria quando se verificava a estabilidade operacional do sistema através dos parâmetros: DQO, ácidos voláteis totais e pH. Ao final de cada etapa, foram obtidos os perfis de concentração de DQO ao longo dos reatores. Para TDH de 10 h, os valores obtidos para a constante cinética aparente (klapp) foram de 0,694 h-1, para o reator com grânulos, e de 0,467 h-1, para o reator preenchido com espuma de poliuretano. No decorrer da pesquisa, os reatores apresentaram alguns problemas operacionais, que aumentaram à medida em que se reduzia o TDH. Avaliou-se, também, o tempo de residência real do reator com espumas através de experimentos hidrodinâmicos (traçadores). Ao final do experimento, foram quantificados os sólidos voláteis em cada reator e buscou-se diferenciar o arranjo e a fauna microbiológica, presentes nos dois tipos de imobilização, através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). / Immobilized biomass reactors have been increasingly used for wastewater treatment due to their capacity of maintaining high cellular retention time (CRT) even when operating at low hydraulic detention time (HDT). In this work, the performances of two horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) bench-scale reactors treating soft drinks industry effluents were investigated and compared. One of the reactors was filled with granules and the other one with polyurethane foam matrices. The research was conducted in three stages, concerning to hydraulic detention times of, respectively, 20 h, 10 h and 5 h. A stage was considered finished when reactors operational stability was checked by means of COD, total volatile fatty acids and pH. COD profiles were obtained along the reactors at the end of each stage. In the second stage, when HDT was equal to 10 h, the apparent kinetic constant (klapp) values were 0.694 h-1, to the reactor filled with grains, and 0.467 h-1, to the other one. During the research, the reactors showed some operational problems, that increased when the HDT was reduced. The real hydraulic detention time (HDT) reactor with polyurethane foams was evaluated through the hydrodynamic experiments (tracers). Volatile solids of each reactor were quantified at the end of experiment. The arrangement and microbiological fauna inside the reactors were determined by Scanning Electron Microscopy (SEM).
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When a local competitor (slightly) shakes up the global giant: a case on the soft drink marketFachada, Joaquina Mimoso 28 June 2011 (has links)
Submitted by Joaquina Mimoso Fachada (joaquina.mimosofachada@gmail.com) on 2011-07-27T19:38:13Z
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Previous issue date: 2011-06-28 / As marcas globais mantiveram muita atenção no campo do marketing (Kotler, 1997; Holt, Quelch, e Taylor, 2004; Özsomer e Altaras, 2008), enquanto as marcas locais foram subestimadas (Ger, 1999; Schuiling e Kapferer, 2004). No entanto, o debate adaptação contra padronização foi amplamente discutido. Centra-se na definição de como uma empresa internacional deve construir a sua estratégia: ao padronizar sua estratégia de marketing ou, adaptando para melhor atender a cultura e às necessidades locais (Levitt, 1983; Subhash, 1989; Herbig, 1998; Holt, 2004; Melewar e Vemmervik , 2004; Heerden e Barter, 2008). No entanto, este assunto não foi discutido no contexto específico do consumo alternativo oferecido por concorrentes locais específicos. Hoje em dia, um aumento na oferta de produtos alternativos é observado. O consumo socialmente responsável está crescendo (Sen e Bhattacharya, 2001; Holt, 2002; Loureiro, 2002; François-Lecompte e Valette-Florence, 2006). O mercado dos refrigerantes de cola é de interesse particular. Colas alternativas são refrigerantes de cola que surgiram durante a última década em algumas regiões ou zonas específicas do mundo. Estas colas claramente posicionam-se como uma alternativa ao refrigerante global Coca-Cola. A alternativa não é baseada no preço mas nas características especiais dos produtos que constituem uma proposição de valor específica, diferente da Coca-Cola. Na França, desde uma década, o número de colas regionais aumentou, sendo mais de quinze hoje. O refregirante Breizh Cola foi lançado em 2002 e atinge quase uma quota de mercado de 10% na região Bretanha hoje. Em 2009, a Coca-Cola Entreprise iniciou uma campanha de marketing específica, na Bretanha, baseada em recursos visuais e parcerias regionais. Este caso de adaptação em um contexto de concorrência local específico é explorado nesta dissertação que incide sobre as razões da preferência para Breizh Cola, de um lado, e sobre as acções empreendidas pela Coca-Cola na Bretanha, do outro lado. Este estudo mostra que a Coca-Cola anda nos passos de Breizh Cola, a fim de melhor atender às expectativas local. / Global brands have retained much attention in the marketing field (Kotler, 1997; Holt, Quelch, and Taylor, 2004; Özsomer and Altaras, 2008) while local brands have often been underestimated (Ger, 1999; Schuiling and Kapferer, 2004). Nevertheless, the adaptation-standardization debate has been widely discussed. It focuses on defining how a an international company should build its strategy: by standardizing its marketing strategy or by adapting to better fit with local needs and culture (Levitt, 1983; Subhash, 1989; Herbig, 1998; Holt, 2004; Melewar and Vemmervik, 2004; Heerden and Barter, 2008). However, this subject has not been discussed in the specific context of alternative consumption offered by specific local competitors. Nowadays, an increase in the offer of alternative products is observed. The socially responsible consumption is growing (Sen and Bhattacharya, 2001; Holt, 2002; Loureiro, 2002; François-Lecompte and Valette-Florence, 2006). The cola soft drink market is of particular interest. Alternative colas are cola soft-drinks that have been emerging during the last decade in some regions or specific zones of the world. These colas clearly position themselves as an alternative to the global Coca-Cola soft-drink. The alternative is not built on price but on special characteristics of the products that usually constitute a specific value proposition, different from Coca-Cola. In France, for one decade, regional colas have grown in number, being more than fifteen today. Breizh Cola has been launched in 2002 and achieves almost a 10% market share in the Brittany region today. In 2009, Coca-Cola Entreprise started a specific marketing campaign in Brittany based on regional visuals and partnerships. This case of adaptation in a context of specific local competition is explored in this thesis which focuses on the reasons of the preference for Breizh Cola on the one side, and on the actions undertaken by Coca-Cola in Brittany on the other side. This study shows that Coca-Cola walks in the footsteps of Breizh Cola in order to better meet local expectations.
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Desenvolvimento e caracteriza??o de solu??es tern?rias ?gua-glicerol-propilenoglicol como fluido refrigerante secund?rio / Development and Characterization of Ternary Solutions Glycerol-Propylene Glycol-Water like Secondary Coolant FluidMedeiros, Pedro Samuel Gomes 17 December 2012 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2012-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Cada vez mais o mundo est? adotando uma matriz energ?tica limpa e sustent?vel, com o uso da agricultura para produ??o de agroenergia e combust?veis verdes, como bioetanol e biodiesel. A produ??o do biodiesel gera um coproduto, a glicerina, em que as usinas produtoras t?m dificuldades com o destino do seu excedente. V?rias pesquisas est?o sendo desenvolvidas para nortear diferentes usos do glicerol (glicerina pura). O glicerol possui total solubilidade com a ?gua e pode ser usado como aditivo anticongelante aplicado como fluido refrigerante secund?rio, em sistemas de refrigera??o indireta e com termoacumula??o. Tamb?m, o glicerol ? uma mat?ria-prima alternativa na produ??o de propilenoglicol, um ?lcool de grande aplicabilidade industrial inclusive como anticongelante. Por?m, o melhor ?lcool anticongelante ? o etilenoglicol, um ?lcool t?xico derivado do petr?leo. As solu??es ?gua-glicerol (AG) e ?gua-propilenoglicol (AP) possuem propriedades termof?sicas de qualidade inferior e desequilibradas se comparadas ?s solu??es ?gua-etilenoglicol (AE). Desta forma, esta pesquisa inovadora teve como prop?sito o desenvolvimento e a caracteriza??o de solu??es tern?rias ?gua-glicerol-propilenoglicol (AGP) como fluidos secund?rios, com propriedades termof?sicas desej?veis e competitivas com as solu??es ?gua-etilenoglicol. Equa??es preditivas simplificadas foram usadas para prever o comportamento das solu??es AGP, onde as seguintes propriedades termof?sicas foram avaliadas e estimadas teoricamente: ponto de congelamento, massa espec?fica, calor espec?fico e condutividade t?rmica. As concentra??es para definir o ponto de congelamento das solu??es AGP foram definidas a partir da Lei de Raoult das propriedades coligativas. A an?lise matem?tica inicial mostrou que as solu??es AGP possuem propriedades mais equilibradas que as solu??es AG e AP e competitiva com a solu??o AE. A comprova??o experimental das solu??es AGP foi feita a partir de ensaios para verificar suas propriedades (massa espec?fica, condutividade t?rmica e viscosidade din?mica), comparando com as solu??es de refer?ncia AG e AP. Os resultados experimentais comprovaram as expectativas iniciais e viabilidade t?cnica do novo fluido secund?rio tern?rio. A grande vantagem dos fluidos AGP ? que s?o at?xicos e derivam de fontes renov?veis
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Avaliação do desempenho de dois reatores anaeróbios horizontais de leitos fixos (RAHLF), um contendo biomassa auto-imobilizada e outro contendo suporte de espuma de poliuretano, no tratamento de água residuária de indústria de refrigerante / not availableValmir de Moraes 27 September 2002 (has links)
O uso de reatores de biomassa imobilizada para tratamento de esgoto tem se difundido devido a sua capacidade de manter o tempo de retenção celular (TRC) elevado, mesmo quando operados com baixo tempo de detenção hidráulica (TDH). Neste trabalho, investigou-se o desempenho de dois reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) em escala de bancada, usados no tratamento do efluente de uma indústria de refrigerantes, sendo um dos reatores preenchido com grânulos e o outro com espuma de poliuretano. A pesquisa foi dividida em três etapas, referentes aos tempos de detenção hidráulica (TDH) de, respectivamente, 20 h, 10 h e 5 h. O encerramento de cada etapa ocorria quando se verificava a estabilidade operacional do sistema através dos parâmetros: DQO, ácidos voláteis totais e pH. Ao final de cada etapa, foram obtidos os perfis de concentração de DQO ao longo dos reatores. Para TDH de 10 h, os valores obtidos para a constante cinética aparente (klapp) foram de 0,694 h-1, para o reator com grânulos, e de 0,467 h-1, para o reator preenchido com espuma de poliuretano. No decorrer da pesquisa, os reatores apresentaram alguns problemas operacionais, que aumentaram à medida em que se reduzia o TDH. Avaliou-se, também, o tempo de residência real do reator com espumas através de experimentos hidrodinâmicos (traçadores). Ao final do experimento, foram quantificados os sólidos voláteis em cada reator e buscou-se diferenciar o arranjo e a fauna microbiológica, presentes nos dois tipos de imobilização, através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). / Immobilized biomass reactors have been increasingly used for wastewater treatment due to their capacity of maintaining high cellular retention time (CRT) even when operating at low hydraulic detention time (HDT). In this work, the performances of two horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) bench-scale reactors treating soft drinks industry effluents were investigated and compared. One of the reactors was filled with granules and the other one with polyurethane foam matrices. The research was conducted in three stages, concerning to hydraulic detention times of, respectively, 20 h, 10 h and 5 h. A stage was considered finished when reactors operational stability was checked by means of COD, total volatile fatty acids and pH. COD profiles were obtained along the reactors at the end of each stage. In the second stage, when HDT was equal to 10 h, the apparent kinetic constant (klapp) values were 0.694 h-1, to the reactor filled with grains, and 0.467 h-1, to the other one. During the research, the reactors showed some operational problems, that increased when the HDT was reduced. The real hydraulic detention time (HDT) reactor with polyurethane foams was evaluated through the hydrodynamic experiments (tracers). Volatile solids of each reactor were quantified at the end of experiment. The arrangement and microbiological fauna inside the reactors were determined by Scanning Electron Microscopy (SEM).
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[en] EXPERIMENTAL DETERMINATION OF TRANSPORTATIONS COEFFICIENTS FOR ICE SLURRY IN PLATE HEAT EXCHANGERS / [pt] DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DOS COEFICIENTES DE TRANSPORTE DA PASTA DE GELO EM TROCADORES DE CALOR DE PLACASLUIS CARLOS CASTILLO MARTINEZ 25 August 2005 (has links)
[pt] A pasta de gelo é uma mistura de água e um aditivo, com finas partículas de gelo, apresentando uma alta densidade de energia térmica. O principal motivo de sua utilização deve-se à combinação do aproveitamento do calor latente na mudança de fase com capacidade de ser bombeado. O presente
trabalho trata do estudo experimental sobre a transfe rência de calor e queda de pressão, com mudança de fase, utilizando uma mistura de propileno glicol - água com 13,8% de concentração em peso, num trocador de calor de placas com arranjo em U para 16 placas. Realizaram-se testes de troca de calor com
escoamento em paralelo e contra-corrente, para duas condições de fração mássica de gelo e números de
Reynolds para a pasta de gelo entre 150 e 425, com diferentes condições de carga térmica. Dos testes foram observados aumentos de até 25% no coeficiente global de troca calor, ao se incrementar a vazão e,
conseqüentemente, o número de Reynolds da pasta de gelo. Com o aumento da fração de gelo melhora-se a capacidade de resfriamento, diminuindo o número de Nusselt da pasta de gelo. O coeficiente global de troca, porém, começa a diminuir. Na literatura esta relação ainda não está bem definida. Alguns autores relatam ganhos, perdas ou indiferença no coeficiente global. Resultados do coeficiente global e do número
de Nusselt, nos modos paralelo e contra-corrente, não apresentaram grande diferença. A capacidade de resfriamento em contra-corrente foi maior, apresentando valores de efetividade cerca 10% acima dos
resultados observados no modo paralelo. Os fatores de atrito encontrados variaram entre 0,030 a 0,085, o
que concorda com os resultados apresentados por outros pesquisadores. Como era de se esperar, o fator de atrito diminui com o aumento da vazão mássica e de maneira inversa com o aumento da fração de gelo. / [en] Ice slurry is an aqueous solution from which ice crystals are formed. These crystals possess high energy density, in the form of latent heat. Furthermore, the fact of being a slurry makes it an excellent energy
carrier, for it can be easily pumped. The present work presents an experimental procedure to assess the heat transfer and the pressure loss, with phase change, using a mixture of propyleneglycol and water, 13.8% weight, in a U-plate heat exchanger with 16 plates. Tests were carried out for both parallel and counter-flow configurations of the heat exchanger, for two different mass fractions of ice and with
Reynolds numbers between 150 and 425 for the slurry. Different thermal loads were considered. The
experiments showed increases of up to 25% in the overall heat transfer coeficiente when the slurry flow is increased, with consequent increase in the Reynolds number. By increasing the ice fraction the cooling capacity is improved, reducing the Nusselt number. In the literature, this relationship is not clearly defined, as some authors show gains in the heat exchange coefficient, losses, and some others did not observe any influence on this parameter. Regarding the heat Exchange configuration, i.e., parallel or counter-flow, neither the heat exchange coefficient, nor the Nusselt number suffered major influence. The
effectiveness is up to 10% higher for the counter-flow configuration in comparison with the parallel
configuration. The figures found for the friction coefficient, between 0,030 and 0,085, are in good agreement with the literature. As expected, the friction coefficient decreases when the mass flow is increased, and increases when the ice fraction is increased.
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[en] OPTIMIZATION THE CIRCUITING REFRIGERATION OF THE HEAT EXCHANGERS IN VAPOR COMPRESSION REFRIGERATION SYSTEMS / [pt] OTIMIZAÇÃO DOS CIRCUITOS DE REFRIGERANTE NOS TROCADORES DE CALOR DE SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPORLUIS CARLOS CASTILLO MARTINEZ 16 October 2017 (has links)
[pt] Em sistemas de refrigeração por compressão de vapor, o projeto adequado dos circuitos para o refrigerante nos trocadores de calor pode ter um impacto significativo no seu coeficiente de performance (COP). O projeto otimizado dos circuitos de refrigerante em sistemas de refrigeração com trocadores de calor do
tipo tubo-aletado não é trivial, devido à complexidade de sua representação assim como o elevado número de possíveis combinações, mesmo quando metodologias inteligentes de otimização são empregadas. No presente trabalho propõe-se uma nova metodologia para a otimização simultânea (condensador e
evaporador) dos circuitos do refrigerante em sistemas de refrigeração com trocadores de calor de tipo tubo-aletado. Esta metodologia, aqui denominada como GAFIS (Genetic algorithms applied in filtered spaces), mostra-se mais eficiente que as metodologias até então descritas na literatura. Foi aplicado o
método GAFIS, em conjunto com um simulador completo para o sistema de refrigeração, Genesym, na otimização de unidades comerciais de condicionamento de ar de alto desempenho. Estudaram-se casos onde o sistema atingiu aumentos de até 15,3 por cento no coeficiente de performance. Em outros estudos, obtiveram-se casos onde o custo de produção foi reduzido em 3,85 por cento (do custo total da unidade), mantendo-se um similar desempenho (capacidade e COP). Testes de otimização, considerando-se diferentes diâmetros dos tubos, na construção dos trocadores de calor, e sistemas com distribuição não uniforme de velocidade de ar, também foram realizados com o GAFIS. Igualmente foram estudados condensadores de microcanais, devido ao interesse atual da indústria com estes trocadores de calor. A otimização do circuito para o refrigerante, neste caso, é relativamente simples, devido ao baixo
custo computacional das simulações. Entretanto, modelos de simulação adequados para estes tipos de trocadores de calor só recentemente começaram a surgir, e não têm sido explorados de maneira adequada até a presente data. Explorou-se no presente trabalho, a influência, no desempenho térmico do
condensador, dos parâmetros que definem o circuito do refrigerante. Para tal efeito, desenvolveu-se um modelo de simulação baseado em análise local, validado com dados experimentais disponíveis, de condensadores de microcanais de uso automotivo com diâmetro hidráulico (lado do refrigerante) de
0,9 e 1,0mm, para refrigerantes R-134a, Fluid-H e R-1234yf. Foram encontradas relações diretas entre os parâmetros geométricos que definem os circuitos de refrigerante no condensador e seu desempenho térmico. Tal fato pode ser utilizado como orientação expedita para o projeto do circuito ótimo do
condensador. / [en] Refrigerant circuiting in condensers and evaporators has a significant effect in the performance of refrigeration systems. The optimized project of the refrigerant circuits in refrigeration systems with plate-fin heat exchangers is not trivial, due to the complexity of their representation as well as the high number of possible combinations, even when methodologies of intelligent optimization are used. The present work proposes a new methodology for the simultaneous optimization of refrigerant circuiting in air-air refrigeration systems with plate-fin heat exchangers. This new methodology, here defined as GAFIS (Genetic algorithms applied in filtered spaces), has proven to be more efficient than traditional methods. The GAFIS method was applied, in conjunction with a full refrigeration system simulator, Genesym, for the optimization of high performance commercial air-conditioning units. Typical cases were studied and a
coefficient of performance improvement of up to 15.3 percent has been observed. In other studies, there were cases where the manufacturer s predicted cost was reduced in 3,85 percent (of total cost of the unit), while a similar thermal performance (capacity and COP) was maintained. Optimization tests, considering different diameters of tube, for the construction of heat exchangers, as well as systems with non-uniform air velocity distribution, were also performed with the GAFIS method. Microchannel condensers were also studied, given the current interest of industry on this kind of heat exchanger. The optimization of the refrigerant circuiting, in this case, would not be a major problem, due to the low computational cost of its simulation. However, simulation models appropriate for these types of heat exchangers have only been recently in use, and, to date, have not been adequately explored. In the present work, the influence on
condenser performance of parameters that define the refrigerant circuiting has been investigated. For this purpose, a simulation model, based on local analysis, was developed. It was validated against experimental data, available from automotive microchannel condenser tests, with hydraulic diameters (refrigerantside)
of 0.9 and 1.0mm for refrigerants R-134a, Fluid-H and R-1234yf. A direct relation was found between the geometric parameters that define the condenser refrigerant circuiting and its thermal performance. This fact can be appropriately used as guidance for expeditious design practices of the optimal refrigerant
circuit of the condenser.
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