Orientador : Marcelo Moreira Ganzarolli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T20:37:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Avelar_AnaCristina_D.pdf: 7553992 bytes, checksum: ac5ecbdd2e924c21075bbcc3f6bf42d8 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho a transferência de calor por convecção natural em uma série de placas planas, paralelamente dispostas, formando canais verticais abertos e contendo elementos protuberantes aquecidos e distribuídos sobre uma das paredes das placas é analisada numérica e experimentalmente. Situações de aquecimento uniforme e não-uniforme das placas são consideradas. Utiliza-se um modelo matemático bidimensional baseado nas equações de conservação da massa, conservação da quantidade de movimento e da energia, em regime permanente. A condução de calor através da placa de fixação dos elementos é considerada. As equações de Navier-Stokes são resolvidas na forma elíptica. As equações governantes são discretizadas utilizando-se o método de volumes finitos e resolvidas pelo algoritmo SIMPLEC. Condições de contorno de pressão especificada são adotadas na entrada e na saída do canal. Os testes experimentais utilizam um aparato com placas de fibra de vidro contendo elementos protuberantes de alumínio e seção quadrada. As placas são posicionadas em uma estrutura utilizada em equipamentos de telecomunicações. São realizados testes numéricos e experimentais variando-se a distância entre as placas, a potência de alimentação das mesmas e o posicionamento na placa dos elementos com diferentes taxas de dissipação de calor. Boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais é observada, particularmente para os menores valores de potência e distância entre placas. Diversas situações de aquecimento não-uniforme das placas são analisadas, sendo determinado um espaçamento ótimo entre placas, que maximiza a taxa de remoção de calor por unidade volume / Abstract: In this work, natural convection heat transfer ITom a series of vertical, parallel plates, forrning open channels containing heated protruding elements attached to one of the walls, is analyzed both numerically and ex.perimentally. Uniform and non-uniform heatin,g conditions of the plates are considered. A two-dimensional rnathematical model based on the conservation equations of mass, momentum and energy is used. Heat conduction to the walls is also considered and the Navier-Stokes equations are solved in elliptic formo The finite volume method is used for discretization and the SIMPLEC algorithrn for solving the pressure-velocity coupling. Specified pressure values are adopted at the channel entrance and exit. Experimental tests are performed in a facility containin,g fiberglass plates with protruding, square section, aluminum elements. The protruding elements have a resistance wire inside and are electrically heated by direct current sources. Plates arepositioned in a structure used in telecom equipment. Numerical and experimental tests are performed varying the distance between plates, the power supplied to the system and, in the non-uniform heating conditions, the position of the elements that are differentially heated. Good agreement is observed between numerical and experimental results, particularl)' for the srnaller distances and power levels. Several non-uniform heating conditions are analyzed and an optimum spacing between plates is determined, which maximizes heat dissipation per unit volume / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

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

Submitted by JORGE ANDRES ARROYAVE ORTEGON (jaarroyaveo@unal.edu.co) on 2018-08-20T15:11:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Jorge_Arroyave_Versão_Final_FC(1).pdf: 6142009 bytes, checksum: 185f73f2530ec7bc30607d8a9e004919 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-08-20T20:10:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 arroyaveortegon_ja_me_ilha.pdf: 6142009 bytes, checksum: 185f73f2530ec7bc30607d8a9e004919 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T20:10:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arroyaveortegon_ja_me_ilha.pdf: 6142009 bytes, checksum: 185f73f2530ec7bc30607d8a9e004919 (MD5) Previous issue date: 2018-04-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A energia solar pode ser aproveitada como fonte de energia térmica para aquecimento de água, por exemplo, em coletores solares ou como fonte de energia elétrica usando sistemas de células fotovoltaicas. Entretanto, as células fotovoltaicas, geralmente, de custos relativamente altos, têm algumas restrições relacionadas a altas temperaturas de operação e distribuições de temperatura não homogêneas levando a redução da vida útil e eficiência elétrica de tais sistemas. Essas limitações têm sido o foco de pesquisas, a fim de melhorar as eficiências elétricas, regular as temperaturas de operação e reduzir os materiais necessários para fabricação das células. Assim, este projeto de pesquisa tem como objetivo avaliar o desempenho de um dissipador de calor, baseado em microcanais retangulares paralelos, no resfriamento de uma célula fotovoltaica de alta concentração (HCPV-High Concentration Photovoltaic Cell), utilizando-se de análise teórica (modelo térmico), simulação numérica (usando o software comercial CFD ANSYS® Fluent v15) e de uma bancada experimental. Neste trabalho, foram consideradas as condições de máxima radiação (denominado de pior cenário, quando a célula não gera eletricidade e todo o calor deve ser dissipado) e de radiação média ao longo do período considerado. Os dados climatológicos foram obtidos do site Canal Clima - UNESP, com dados historicos do clima na região noroeste paulista. Foi realizada uma revisão do estado da arte a fim de compreender como os sistemas de geração elétrica fotovoltaica podem ser otimizados pelo uso de concentradores solares e materiais mais eficientes (células de junção-múltipla). A influência da temperatura nestes sistemas e como sistemas de resfriamento podem melhorar seu desempenho também foram analisados. Uma bancada experimental permitiu validar os resultados teóricos e numéricos obtidos. Comprovou-se que o uso de dissipador de calor baseado em microcanais pode permitir um controle efetivo da temperatura da célula HCPV, melhorando sua eficiência de conversão de energia solar em energia elétrica. O dissipador de calor foi avaliado sob condições de fluxo de calor constante, variando-se a velocidade mássica, G, no intervalo de 300 kg/m2s a 1500 kg/m2s. Assim, foi possível manter a superfície da célula a uma temperatura de 40°C, aproximadamente, para uma queda de pressão de, em média, 6 kPa. Os resultados das três análises apresentaram comportamentos similares e a concordância entre eles foi razoável, considerando as limitações de cada abordagem. / Solar energy can be used as a source of thermal energy in solar collectors, for example, or as a source of electricity using photovoltaic cell systems. However, photovoltaic cells requires high investments having some restrictions related to high operating temperatures and nonhomogeneous temperature distributions, leading to a reduction in the useful life and electrical efficiency. These limitations have been the focus of researches in order to improve electrical efficiencies, to regulate operating temperatures, and to reduce required materials in the cells. Thus, this research project aims to evaluate the performance of a heat sink based on parallel rectangular microchannels for cooling of a high concentration photovoltaic cell (HCPV), using theoretical analysis (thermal model), numerical simulation (using commercial software CFD ANSYS® Fluent v15) and an experimental bench. In this work, it was considered the conditions of maximum radiation (named worst scenario, when the cell does not generate electricity and all the heat must be dissipated) and the average radiation over the period considered. These climatological data were obtained from the Canal Clima – UNESP site, in the northwestern region of São Paulo state. A review on the subject was carried out in order to understand how solar photovoltaic systems can be optimized using solar concentrators and more efficient materials (multiple-junction cells). The influence of temperature and cooling systems were analyzed. An experimental bench was built, which allowed the validation of the theoretical and numerical results. The use of microchannel heat sinks can allow an effective temperature control of the HCPV cell, improving its efficiency of converting thermal energy into electrical energy. The heat sink was evaluated for different heat flux values and for mass velocity, G, in a range of 300 kg/m2s to 1500 kg/m2s. It was possible to maintain the high concentration cell at 40 °C with a pressure drop of 6 kPa, for the worst scenario. The three analyzes presented similar behavior and the agreement between them was reasonable, considering the approaches limitations. / FAPESP 2013/15431-7 / CNPq 458702/2014-5

Orientador: Elaine Maria Cardoso / Resumo: A energia solar pode ser aproveitada como fonte de energia térmica para aquecimento de água, por exemplo, em coletores solares ou como fonte de energia elétrica usando sistemas de células fotovoltaicas. Entretanto, as células fotovoltaicas, geralmente, de custos relativamente altos, têm algumas restrições relacionadas a altas temperaturas de operação e distribuições de temperatura não homogêneas levando a redução da vida útil e eficiência elétrica de tais sistemas. Essas limitações têm sido o foco de pesquisas, a fim de melhorar as eficiências elétricas, regular as temperaturas de operação e reduzir os materiais necessários para fabricação das células. Assim, este projeto de pesquisa tem como objetivo avaliar o desempenho de um dissipador de calor, baseado em microcanais retangulares paralelos, no resfriamento de uma célula fotovoltaica de alta concentração (HCPV-High Concentration Photovoltaic Cell), utilizando-se de análise teórica (modelo térmico), simulação numérica (usando o software comercial CFD ANSYS® Fluent v15) e de uma bancada experimental. Neste trabalho, foram consideradas as condições de máxima radiação (denominado de pior cenário, quando a célula não gera eletricidade e todo o calor deve ser dissipado) e de radiação média ao longo do período considerado. Os dados climatológicos foram obtidos do site Canal Clima - UNESP, com dados historicos do clima na região noroeste paulista. Foi realizada uma revisão do estado da arte a fim de compreender como os sistemas de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Solar energy can be used as a source of thermal energy in solar collectors, for example, or as a source of electricity using photovoltaic cell systems. However, photovoltaic cells requires high investments having some restrictions related to high operating temperatures and nonhomogeneous temperature distributions, leading to a reduction in the useful life and electrical efficiency. These limitations have been the focus of researches in order to improve electrical efficiencies, to regulate operating temperatures, and to reduce required materials in the cells. Thus, this research project aims to evaluate the performance of a heat sink based on parallel rectangular microchannels for cooling of a high concentration photovoltaic cell (HCPV), using theoretical analysis (thermal model), numerical simulation (using commercial software CFD ANSYS® Fluent v15) and an experimental bench. In this work, it was considered the conditions of maximum radiation (named worst scenario, when the cell does not generate electricity and all the heat must be dissipated) and the average radiation over the period considered. These climatological data were obtained from the Canal Clima – UNESP site, in the northwestern region of São Paulo state. A review on the subject was carried out in order to understand how solar photovoltaic systems can be optimized using solar concentrators and more efficient materials (multiple-junction cells). The influence of temperature and cooling systems were analyzed. An exp... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-21T11:52:32Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1114444 bytes, checksum: e7035ee91b1aeaed67b04e8d829ec783 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T11:52:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1114444 bytes, checksum: e7035ee91b1aeaed67b04e8d829ec783 (MD5) Previous issue date: 2003-03-11 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Com o objetivo de definir parâmetros para o projeto de sistemas de resfriamento e aquecimento de pisos, visando o conforto térmico de matrizes e leitões nas maternidades, este trabalho foi realizado nos Departamentos de Engenharia Agrícola (DEA), Engenharia Civil (DEC) e Zootecnia (DZO), da Universidade Federal de Viçosa. Inicialmente, três placas pré-moldadas de argamassa armada foram construídas, utilizando-se métodos distintos, visando à circulação de água resfriada para as matrizes e água aquecida para os leitões. A placa designada P 1 foi construída com vazios no formato de serpentinas, em seu interior. Para a placa P 2 , utilizou-se tubo corrugado de polietileno, em forma de serpentinas, embutidos na argamassa armada. Para a placa P 3 , adotou-se o mesmo método de construção da placa P 1 , variando-se apenas a área de circulação de água. A placa P 1 atingiu uma temperatura superficial de aproximadamente 1 o C a mais que P 2 para uma mesma temperatura da água de entrada nas placas. No entanto, optou-se pela utilização da placa P 2 em razão de sua maior facilidade de construção e maior inércia térmica. Foram construídas 16 placas para os leitões e 8 para as matrizes, sendo as mesmas adaptadas sobre o piso de uma das salas da maternidade de suínos, no setor de suinocultura do Departamento de Zootecnia (DZO). Para aquecimento e resfriamento da água a ser circulada nas placas, foram utilizados os sistemas a gás e um conjunto motor- compressor de refrigeração adaptado a uma caixa térmica, respectivamente. As avaliações de desempenho dos animais foram realizadas durante os meses de abril a junho, para os seguintes tratamentos: piso aquecido para os leitões e resfriado para as porcas (PCARA); piso sem aquecimento para os leitões e resfriado para as matrizes (PRCA); e piso sem modificação na sala S 2 , com animais (PSMCA). Os parâmetros térmicos avaliados foram: índice de temperatura de globo e umidade (ITGU); carga térmica radiante (CTR); umidade relativa do ar (UR); índice bioclimático (IBC) e temperaturas dos pisos. Os índices fisiológicos avaliados foram: freqüência respiratória (FR); temperatura retal (TR) e temperaturas da pele, na parte inferior e superior do corpo das matrizes lactantes, quando em contato com o piso. Os índices zootécnicos avaliados foram o ganho de peso diário dos leitões (GPDL) e o peso médio dos leitões (PML). Os resultados para GPDL foram: PRCA 233 g/dia, PCARA 207 g/dia e PSMCA 182 g/dia; e para PML foram: PRCA 6,63 kg, PCARA 5,95 kg e PSMCA 5,43 kg, durante 21 dias na maternidade, sem complementação da alimentação com ração. Concluiu-se que o tratamento PRCA foi o que proporcionou as melhores condições térmicas ambientais e fisiológicas para as matrizes lactantes, seguido pelo tratamento PCARA. / With the main objective of supplying appropriate thermal parameters, and seeking the thermal comfort for lactating sow and piglets in the lactating cage, this work was carried out at the Federal University of Viçosa, MG, Brazil in the Science Agricultural Engineering, Civil Engineering and Animal science. Foostly, three premolded plates of mortar were built and armed using different processes of building aiming the circulation of cold water for lactating sow and heated water for the piglets. In the plate called P 1 , the circulation system for the water was built with emptiness in the format of serpentines in its interior. In the plate named P 2 , it was used corrugated tubes of polyethylene in form of serpentines, which were built-in the armed mortar. In the P 3 plate, it was adopted the same process of construction of P 1 with a variation in the area of circulation of water. The P 1 plate reached a surface temperature of approximately 1oC higher than P 2 , in the same temperature of the water entering the plates. However, plate P 2 was chosen to be used due to the fact that it was easier to be built and its higher thermal inertia. Sixteen plates were built for the piglets and 8 for the lactating sow, all of which were adapted on the floor of one of the rooms of the lactating cage in the Animal Science Department. For the heating and cooling of the circulating water in the plates, a gas system and a cooling compressor motor which were, respectively, adatapted to a thermal box were used. The evaluations of the animals performance were carried out during the months of April to June for the following treatments: warmed floor for the piglets and cooled floor for the lactating sow (PCARA); floor without heating for the piglets and cooled floor for the lactating swine (PRCA) and floor without modification in the room S 2 with (PSMCA) animals. The evaluated thermal parameters were: globe temperature and humidity index (ITGU), radiant thermal load (CTR), relative humidity of the air (UR), bioclimatic index (IBC) and the floor temperatures. The evaluated physiologic indexes were: breathing frequency (FR), rectal temperature (TR) and the skin temperature of the lower and upper parts of the lactating swine body, when they were in contact with the floor. The evaluated zootecnical index were: the daily weight gain of the piglets (GPDL) and the average weight of the piglets (PML). The out comes for GPDL were: PRCA 233 g/day, PCARA 207 g/day and PSMCA 182 g/day and PML were: PRCA 6,63 kg, PCARA 5,95 kg and PSMCA 5,43 kg in 21 days in the lactating cage without addition of food with ration. It could be observed that the PRCA treatment provided the best environmental and physiologic thermal conditions for the lactating sow, followed by the PCARA treatment. / Tese importada do Alexandria