Transformadores de potência representam um grande volume de investimento em sistemas de transmissão e distribuição. Falhas em transformadores têm um alto impacto econômico na exploração de uma rede. O parâmetro mais importante e que define a vida útil de isolação de um transformador é a temperatura do ponto mais quente de seus enrolamentos. O trabalho analisa dois modelos térmicos de transformadores de potência. Eles nos permitem calcular as temperaturas do óleo no topo e na parte inferior e a temperatura do ponto quente no enrolamento. Ambos os modelos são baseados em circuitos elétricos a parâmetros concentrados. O primeiro é uma proposta de Susa, que envolve a solução de dois circuitos elétricos acoplados. Já Tang sugere um segundo modelo, que consiste em um circuito elétrico de três nós. O principal objetivo deste trabalho é a obtenção dos parâmetros térmicos de ambos os modelos baseados em temperaturas medidas para uma determinada carga. Duas abordagens diferentes de otimização serão avaliadas: uma mono objetivo e outra multi objetivo. A segunda oferece-nos uma análise de sensibilidade de parâmetros do modelo. Ambos os métodos de otimização foram utilizadas para obter os parâmetros térmicos de um transformador de potência 250 MVA resfriamento ONAN (Óleo Natural, Ar Natural). Os parâmetros obtidos do modelo térmico são então utilizadas para outras curvas de carga e também são comparadas com a norma IEEE C57.91 1995 com boa precisão. / Power transformers represent a large amount of investment in transmission and distribution systems. Faults in transformers have a high economic impact in the operation of a network. One of the most important parameters that govern the life of transformers is its hotspot temperature, which defines the loss of life of the equipament. The work analyzes two thermal models for a power transformer. They allow us to calculate the top oil temperature, the bottom oil temperature and the hotspot temperature of power transformers. Both models are based on lumped parameters. The first one is proposed by Susa, and involves the solution of two coupled electrical circuits. Tang suggests the second one, which consists on an electric circuit of three nodes to be solved. The main objective of this work is to obtain the thermal lumped parameters of both models based on measured temperatures for a given load curve. Two different approaches will be adopted: a mono-objective optimization and a multiobjective optimization. The second one provides us a sensitivity analysis of the model parameters. Both optimization methods were used to obtain the thermal lumped parameters in a 250 MVA ONAN power transformer. The obtained parameters of the thermal model are then used for other load curves and compared with the guide IEEE C57.91 1995 with good accuracy.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T14:26:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoAfericao.pdf: 2476951 bytes, checksum: 8660f7f43264a3a0631eadc813f2484d (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-01T15:10:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoAfericao.pdf: 2476951 bytes, checksum: 8660f7f43264a3a0631eadc813f2484d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T15:10:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoAfericao.pdf: 2476951 bytes, checksum: 8660f7f43264a3a0631eadc813f2484d (MD5) Previous issue date: 2007 / CEFET/PA - Centro Federal de Educação Tecnológica do Pará / O estudo das estruturas de solidificação em função dos parâmetros térmicos é de fundamental importância para o comportamento mecânico dos materiais metálicos. Assim, tais estruturas são bastante influenciadas pelas condições de extração de calor do sistema metal/molde durante o processo de solidificação. Considerando o exposto, o principal objetivo deste trabalho é projetar, construir e aferir um dispositivo capaz de representar o processo de solidificação unidirecional horizontal refrigerado à água onde o efeito da convecção solutal é considerado. A aferição do dispositivo de solidificação em questão foi realizada através da avaliação da unidirecionalidade dos grãos colunares por meio da caracterização das macroestruturas das ligas Al-4%Cu, Sn-5%Pb, Sn-15%Pb e Sn-20%Pb. Os resultados experimentais obtidos da posição da isoterma liquidus em função do tempo são comparados com aqueles fornecidos por um modelo numérico proposto na literatura. Finalmente, é realizada uma comparação entre os valores dos coeficientes de transferência de calor na interface metal/molde levantados no dispositivo construído, com aqueles obtidos por outros trabalhos desenvolvidos recentemente para o caso da solidificação unidirecional vertical ascendente e descendente. / The aim is about the solidification structures of thermal parameters is important to mechanic behaviour of the metallic materials. These structures are influenced by means of heat removal conditions of metal/ mould system during the solidification process. Despite of this, some mathematic models have been developed to appraise the structural and thermal variation mainly considering the upright unidirectional solidification process . This research plans to project, construct and check up one device in order to be able to represent the horizontal unidirectional solidification process cooled by water which considers the solute convection effects. To check up the solidification device, a comparative study was done between the representative experimental bend of metal´s thickness solidification related to time to Al-4%Cu, Sn-5%Pb, Sn-15%Pb e Sn-20%Pb alloys. The present results shows positive consonances. The unidirectional aspect of the heat removal constructed was estimate trough the macrostructure characterization of the studied alloys. Finally a comparative study is done between values of the interface metal/mold heat transfer coefficient obtained trough other newly works developed about ascendant and descendent unidirectional solidification process.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-12T20:27:50Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ VIEIRA DA SILVA – TESE (PPGEP) 2016.pdf: 3956370 bytes, checksum: bb7bbea5e31bda7d9464ab4275ea11d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-12T20:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ VIEIRA DA SILVA – TESE (PPGEP) 2016.pdf: 3956370 bytes, checksum: bb7bbea5e31bda7d9464ab4275ea11d2 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / CNPq / Este trabalho teve como objetivo estudar numericamente e experimentalmente a transferência de calor e massa durante a secagem de grãos de arroz em casca da cultivar BRSMG-CONAI. Um modelo matemático tridimensional transiente foi apresentado para predizer a transferência de massa e calor e simular a distribuição do teor de umidade e temperatura no interior do sólido, considerando a simetria do sólido, propriedades termofísicas e volume constantes. Foram realizados experimentos de secagem com grão de arroz em casca nas temperaturas de secagem de 40, 50, 60 e 70ºC doados pelo IPA (Instituto Agronômico de Pernambuco), localizado no município de Goiana-PE. O grão foi considerado como um elipsóide de revolução. Os resultados de teor de umidade obtido via CFD foram comparados com dados experimentais de secagem. Verificou-se que para baixas temperaturas a velocidade de secagem é menor, diminuindo os riscos de defeitos no produto e que, para temperaturas elevadas surgem altos gradientes de temperatura e umidade no interior do grão que geram tensões termo-hídricas, ocasionando grandes fissuras e trincas, principalmente no início do processo. Foram feitas comparações entre os dados teóricos e experimentais do teor de umidade médio e um bom ajuste foi obtido, que resultou na estimativa do coeficiente de difusão de massa em diversas condições de secagem. / This work aims to study numerically and experimentally heat and mass transfer during drying of rice grains (BRSMG-CONAI cultivar). A transient three-dimensional mathematical model to predict mass and heat transfer and simulate the moisture content and temperature distributions inside the solid considering solid symmetry, and constants thermophysical properties and volume is presented. Were performed drying experiments with rough rice grain in the drying temperatures 40, 50, 60 and 70°C supported by IPA (Agronomic Institute of Pernambuco), placed in Goiana-PE, Brazil. The grain was considered as an ellipsoid of revolution. Results of moisture content obtained via CFD were compared to experimental. It was found that at low temperatures the drying rate is lower, decreasing of risks in defects on the product and that for higher temperatures we have higher temperature and moisture content gradients inside the grain which generate thermal-hydric stresses, causing cracks and fissures mainly in the early stages of the process. Were made comparisons between theoretical and experimental data of average moisture content and a good fit was obtained, which resulted in the estimation of the mass diffusion coefficient in several drying conditions.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-14T12:44:26Z No. of bitstreams: 1 LAERCIO GOMES DE OLIVEIRA - TESE (PPGEP) 2004.pdf: 4405529 bytes, checksum: 8b65ffb3723d9c3b423cde424d99a1ef (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-14T12:44:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LAERCIO GOMES DE OLIVEIRA - TESE (PPGEP) 2004.pdf: 4405529 bytes, checksum: 8b65ffb3723d9c3b423cde424d99a1ef (MD5) Previous issue date: 2004-10-08 / Neste trabalho, foram desenvolvidos e apresentados vários modelos matemáticos tridimensionais analíticos e numéricos para estudar a transferência de calor no interior de um reator de leito fixo, usando condição na fronteira do sistema: de equilíbrio ou convectiva, condutividade térmica do reator constante ou variável e sistema com ou sem reação química. A modelagem matemática apresentada tem a flexibilidade de adaptar-se a leitos com forma geométrica variando desde um canal retangular até o cilindro elíptico, incluindo o cilindro circular. A metodologia numérica utilizada para resolver as equações diferenciais que representam o fenômeno físico baseia-se no método dos volumes finitos. Para discretizar a equação geral da conservação da energia foi utilizado o esquema WUDS (Weigthed Upstream Diference Scheme) como função de interpolação para os termos convectivos e difusivos e uma formulação totalmente implícita. O sistema de equações algébricas lineares resultantes da discretização da equação da energia em todos os pontos do domínio computacional é resolvido iterativamente pelo método Gauss-Seidel. Resultados da distribuição de temperatura no interior do reator em função das posições radial e angular, em várias posições ao longo do equipamento são mostradas e analisadas. Várias condições de processo foram estudadas, variando-se o coeficiente convectivo de transferência de calor, a razão de aspecto geométrica do reator, a concentração do reagente, a temperatura do fluido na entrada do sistema e a velocidade superficial do fluido. Como uma aplicação deste trabalho, os modelos matemáticos desenvolvidos foram utilizados para ajustar os dados experimentais de temperatura coletados numa célula de medidas térmicas (reator de leito fixo) de seção transversal cilíndrica circular, visando obter estimativas da condutividade térmica e coeficiente de transferência de calor do leito de partículas sob várias condições experimentais, usando-se a técnica do erro quadrático mínimo. / In this work, various analytic and numeric three-dimensional mathematical models were developed and presented to study heat transfer inside a fixed bed reactor, using a equilibrium or convective boundary condition, constant or variable thermal conductivity of the reactor and system with or without chemical reaction. The mathematical modeling presented has been the flexibility of adapting to beds with geometric shape varying from a rectangular channel to the elliptic cylinder, including the cylinder circular. The numeric methodology used to solve the differential equations that represent the physical phenomenon is based in the finite volume method. For discretize the general conservation energy equation the WUDS (Weighted Upstream Differentiates Scheme) scheme was used as interpolation function for convective and diffusive terms and a totally implicit formulation. The linear algebraic equations system resultant of the discretization of the energy equation in all points of the computational domain is iteratively solved by Gauss-Seidel method. Results of the temperature distribution inside the reactor in function of the radial and angular positions, in different positions along the equipment are shown and analyzed. Several process conditions were studied, varying the heat transfer convective coefficient, the reactor geometric aspect ration, the reagent concentration, the temperature and superficial velocity of the fluid in entrance of the system. As an application of this work, the mathematical models developed were used to adjust the temperature experimental data collected in a thermal measures cell (fixed bed reactor) of cylindrical traverse section, seeking estimate thermal conductivity and heat transfer coefficient of the particles bed under several experimental conditions, using the minimum quadratic error technique.

Orientador: Elaine Maria Cardoso / Resumo: A intensificação da transferência de calor por meio de alterações na morfologia da superfície aquecida vem sendo estudada no meio científico, a fim de suprir a crescente demanda de resfriamento de dispositivos com alta capacidade de processamento e dimensões cada vez menores. O presente trabalho apresenta o estudo experimental do efeito de superfícies nanoestruturadas e do espaçamento do canal de confinamento durante a ebulição em piscina da água deionizada, à temperatura de saturação na pressão atmosférica, sobre o coeficiente de transferência de calor, HTC, e fluxo crítico de calor, CHF. As superfícies nanoestruturadas foram obtidas pelo processo de ebulição do nanofluido de Al2O3-água deionizada em duas diferentes concentrações más-sicas: 0,03 g/l (“baixa” concentração, LC) e 0,3 g/l (“alta” concentração, HC). Foram realizados testes livres, com espaçamento, entre a superfície aquecida e a superfície adiabática, de 30 mm (correspondendo a Bo = 12), e testes sob condições de confinamento, com espaçamento de 1,0 mm (Bo = 0,4). As superfícies de teste foram caracterizadas por meio de medição da rugosidade média (Ra), do ângulo de contato estático (molhabilidade), e imagens MEV. Foi observado um aumento médio de 45% no HTC do teste com superfície lisa nanoestruturada em baixa concentração de nanofluido, em relação à superfície lisa sem deposição. Esse ganho está relacionado com o aumento do número de sítios ativos de nucleação causado pela deposição das nanopartículas sobre a ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The intensification of heat transfer through changes in the heated surface morphology has been studied in the scientific community to meet the increase demand for cooling of devices with high processing power and smaller dimensions. This work presents the experimental study of the effect of nanocoated surfaces and gap size during nucleated boiling of deionized water, in saturation temperature at atmospheric pressure, about heat transfer coefficient, HTC, and critical heat flux, CHF. The pool boiling process of Al2O3-water based nanofluid at two different mass concentrations: 0.03 g/l (“low” concentration, LC) and 0.3 g/l (“high” concentration, HC), produced nanostructured surfaces. Unconfined tests were analyzed, with gap size between the heated surface and the adiabatic surface of 30 mm (corresponding to Bo = 12), and tests under confinement conditions, with gap size of 1.0 mm (Bo = 0.4). The tested surfaces were characterized by means of surface roughness (Ra) measurement, static contact angle (wettability), and SEM images. An average increase of 45% in HTC of the test with nanocoated smooth surface in low nanofluid concentration was observed in relation to smooth surface without deposition. This enhancement is related to the increase in the number of active nucleation sites caused by the nanoparticle’s deposition on the smooth surface. For all tests with rough nanocoated surfaces and nanocoated smooth one with high nanofluid concentration, there was degradation of the HTC ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Jessica Martha Nunes (je.nunes25@gmail.com) on 2018-10-04T01:31:03Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_NunesJM.pdf: 7307066 bytes, checksum: 4cd6a3e84b8e10900f14961caf7df4e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-10-08T14:23:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nunes_jm_me_ilha.pdf: 7307066 bytes, checksum: 4cd6a3e84b8e10900f14961caf7df4e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-08T14:23:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nunes_jm_me_ilha.pdf: 7307066 bytes, checksum: 4cd6a3e84b8e10900f14961caf7df4e5 (MD5) Previous issue date: 2018-08-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A intensificação da transferência de calor por meio de alterações na morfologia da superfície aquecida vem sendo estudada no meio científico, a fim de suprir a crescente demanda de resfriamento de dispositivos com alta capacidade de processamento e dimensões cada vez menores. O presente trabalho apresenta o estudo experimental do efeito de superfícies nanoestruturadas e do espaçamento do canal de confinamento durante a ebulição em piscina da água deionizada, à temperatura de saturação na pressão atmosférica, sobre o coeficiente de transferência de calor, HTC, e fluxo crítico de calor, CHF. As superfícies nanoestruturadas foram obtidas pelo processo de ebulição do nanofluido de Al2O3-água deionizada em duas diferentes concentrações más-sicas: 0,03 g/l (“baixa” concentração, LC) e 0,3 g/l (“alta” concentração, HC). Foram realizados testes livres, com espaçamento, entre a superfície aquecida e a superfície adiabática, de 30 mm (correspondendo a Bo = 12), e testes sob condições de confinamento, com espaçamento de 1,0 mm (Bo = 0,4). As superfícies de teste foram caracterizadas por meio de medição da rugosidade média (Ra), do ângulo de contato estático (molhabilidade), e imagens MEV. Foi observado um aumento médio de 45% no HTC do teste com superfície lisa nanoestruturada em baixa concentração de nanofluido, em relação à superfície lisa sem deposição. Esse ganho está relacionado com o aumento do número de sítios ativos de nucleação causado pela deposição das nanopartículas sobre a superfície lisa. Para todos os testes com superfícies rugosas nanoestruturadas e lisa nanoestruturada com alta concentração, houve degradação do HTC, devido ao efeito de preenchimento das cavidades e formação de uma resistência térmica adicional. Para baixos fluxos de calor, houve um aumento no HTC para os casos confinados em comparação aos livres, como consequência da evaporação do filme líquido presente entre a superfície aquecida e a bolha de vapor. Porém com o aumento do fluxo de calor, o fenômeno do dryout é antecipado em relação aos testes livres, o que compromete o desempenho de componentes sob essas condições. Nos testes sob confinamento foram observados ganhos no fluxo de calor de início do dryout para todas as superfícies nanoestruturadas testadas, chegando a 52% para a superfície lisa nanoestruturada em alta concentração, em comparação à superfície lisa sem nanoestrutura. Isso mostra que a nanoestruturação, apesar de não promover ganho no HTC, auxilia no ganho do fluxo de calor de início do dryout, que é o limite operacional de sistemas que trabalham sob confinamento. / The intensification of heat transfer through changes in the heated surface morphology has been studied in the scientific community to meet the increase demand for cooling of devices with high processing power and smaller dimensions. This work presents the experimental study of the effect of nanocoated surfaces and gap size during nucleated boiling of deionized water, in saturation temperature at atmospheric pressure, about heat transfer coefficient, HTC, and critical heat flux, CHF. The pool boiling process of Al2O3-water based nanofluid at two different mass concentrations: 0.03 g/l (“low” concentration, LC) and 0.3 g/l (“high” concentration, HC), produced nanostructured surfaces. Unconfined tests were analyzed, with gap size between the heated surface and the adiabatic surface of 30 mm (corresponding to Bo = 12), and tests under confinement conditions, with gap size of 1.0 mm (Bo = 0.4). The tested surfaces were characterized by means of surface roughness (Ra) measurement, static contact angle (wettability), and SEM images. An average increase of 45% in HTC of the test with nanocoated smooth surface in low nanofluid concentration was observed in relation to smooth surface without deposition. This enhancement is related to the increase in the number of active nucleation sites caused by the nanoparticle’s deposition on the smooth surface. For all tests with rough nanocoated surfaces and nanocoated smooth one with high nanofluid concentration, there was degradation of the HTC due to the filling effect of the cavities and the formation of an additional thermal resistance. For low heat fluxes, the HTC increased for confined cases compare to unconfined ones, as consequence of the liquid film evaporation present between the heated surface and the vapor bubble. However, with heat flux increase, the dryout phenomenon incipience is precipitated in relation to unconfined tests, which compromises the performance of components under these conditions. In the confined tests, enhancement in dryout incipience heat flux were observed for all nanocoated surfaces tested, reaching 52% for the nanocoated smooth surface in high concentration, compared to the smooth surface without nanostructure. This shows that nanostructure, while not promoting HTC enhancement, helps to delay the dryout incipience heat flux, which is the operational limit of systems that work under confinement.

Orientador: Prof. Dr. José Rubens Maiorino / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / O presente trabalho desenvolveu um código, intitulado STH-MOX-Th (Simplified Thermal- Hydraulics code-Mixed Oxide Thorium), com o objetivo de calcular os limites térmicos (temperaturas limite do combustível e do revestimento, além do DNBR-"Departure of Nucleate Boiling Ratio"- mínimo) de um reator PWR do tipo vareta para combustíveis de UO2 e óxidos mistos de Urânio-Tório. ((U,Th)O2) utilizando correlações específicas para cada combustível cujo coeficiente de condutividade térmica é uma função dependente da temperatura. Para tal resolução, foi utilizado o método de Runge-kutta de 4ª ordem. O código analisa apenas o canal mais quente do núcleo do reator e, por conta dessa simplificação, possui uma parte hidráulica simples. Além da parte hidráulica, o programa calcula a distribuição axial e radial das temperaturas do refrigerante e vareta, bem como distribuições de entalpia e pressão. Todos esses cálculos foram realizados no início do ciclo do combustível no caso do (U, Th)O2 e para o UO2 e, além disso, o código calcula casos considerando a queima do combustível (meio e final de ciclo) somente para o UO2, uma vez que não foi encontrada nenhuma correlação para o coeficiente de condutividade térmica para o (U,Th)O2 em função da queima. Para validar o programa foram utilizados dados referentes a usina de Angra 2 para a entrada do programa e os resultados comparados com os reportados pelo Relatório Final de Análise de Segurança da Eletronuclear e do reator AP-1000, desenvolvido pela Westinghouse. A grande contribuição do trabalho, é o cálculo dos limites térmicos de um reator utilizando óxidos mistos de urânio e tório no núcleo do reator AP-1000, que é objeto das pesquisas na UFABC. Apesar de não ser original, o trabalho possuí fins didáticos e será extremamente útil no que diz respeito a uma primeira análise dos limites térmicos de um reator nuclear. / The present study developed a code, named STH-MOX-Th (Simplified Thermal-Hydraulics code-Mixed Oxide Thorium), created in order to calculate the thermal limits (limit temperature of the fuel and of the coating, besides the DNBR -"Departure of Nucleate Boiling Ratio"- minimum) of a PWR rod type reactor to UO2 fuel and mixed oxides of Uranium- Thorium. ((U,Th)O2) using specific correlations to each fuel which coefficient of thermal conductivity is a function dependent on temperature. For such a resolution, the method Runge-kutta of 4th order was employed. The code analyses only the hottest channel of the reactor core and, because of this simplification, it has one simple hydraulic part. In addition to the hydraulic part, the program calculates the axial and radial distribution of refrigerant and rod temperatures, as well as the distributions of enthalpy and pressure. All these calculations were done in the beginning of the fuel cycle in the case of (U,Th)O2and, for UO2, the code also calculates cases that consider the fuel burning (beginning, middle and end of the fuel cycle) only for UO2, once it was not found any correlation to the coefficient of thermal conductivity to (U,Th)O2 being dependent on fuel burning.In order to validate the program, data from Angra 2 plant were used to the program input and the results were compared with the ones reported by the Final Report on Security Analysis of Eletronuclear and with the ones of AP-1000 reactor, developed by Westinghouse. As the main contribution, the program made such calculations to the project of the fuel reactor of (U-Th) O2, APTh-1000. Although this study is not original, it has learning purposes and will be extremely useful concerning a very first analysis of the thermal limits of a nuclear reactor.

Avec le développement des réfrigérateurs cryogéniques mécaniques et des capteurs de plus en plus sensibles, l’emploi d’un volant thermique (Energy Storage Unit ou ESU) doit permettre de stopper temporairement le cryoréfrigérateur et de fonctionner en l’absence de vibration. L'utilisation d'un ESU limite également la nécessité de surdimensionner le système cryogénique pour absorber les éventuelles surcharges thermiques transitoires; ce qui est particulièrement utile pour les applications spatiales. Dans tous les cas, la dérive en température doit rester limitée pour garantir la bonne performance du détecteur. Dans cette thèse, des ESUs basés sur la chaleur latente associée au changement de phase liquide-vapeur ont été étudiés. Afin de limiter la dérive en température, tout en maintenant un volume réduit pour la cellule à basse température, une solution possible consiste à séparer l'ESU en deux volumes: une cellule à basse température reliée au doigt froid du cryoréfrigérateur à travers un interrupteur thermique et un volume d'expansion à la température ambiante permettant de réduire l’augmentation de température liée à l'évaporation du liquide. Pour diminuer encore la dérive en température, une nouvelle amélioration a été testée avec de l'azote: elle consiste en la mise en place d'une vanne commandée entre les deux volumes permettant de contrôler la pression de la cellule froide (remplie d’azote liquide-vapeur). De plus, un matériau poreux a été introduit à l'intérieur de la cellule pour rendre l'ESU indépendant de la gravité et donc approprié aux applications spatiales. Dans ce cas, les expériences révèlent des résultats inattendus concernant le stockage d'énergie et la différence de température entre le liquide et les parois. Pour caractériser l'influence des milieux poreux sur les transferts thermiques d’un volant thermique liquide-vapeur chauffé, une cellule dédiée avec des parois latérales non conductrices a été construite et testée avec de l'hélium diphasique liquide-vapeur. Après caractérisation complète de cette cellule en dehors des conditions de saturation (conduction, convection), des expériences ont été effectuées avec ou sans milieu poreux, en chauffant la cellule en haut ou en bas de la cellule et pour différents flux de chaleur et températures de saturation. En parallèle, un modèle décrivant la réponse thermique d'une cellule contenant liquide et vapeur avec un milieu poreux chauffée en haut (contre la gravité) a été mis en œuvre. L'ensemble des données a ensuite été utilisé comme référence pour ce modèle qui repose sur un équilibre de trois forces: la force de capillarité, la force de gravité et la perte de pression induite par l'écoulement du liquide. / With the development of mechanical coolers and very sensible cryogenic sensors, it could be interesting to use Energy Storage Units (ESU) and turn off the cryocooler to operate in a free micro vibration environment. An ESU would also avoid cryogenic systems oversized to attenuate temperature fluctuations due to thermal load variations which is useful particularly for space applications. In both cases, the temperature drift must remain limited to keep good detector performances. In this thesis, ESUs based on the high latent heat associated to liquid-vapor phase change to store energy have been studied. To limit temperature drifts while keeping small size cell at low temperature, a potential solution consists in splitting the ESU in two volumes: a low temperature cell coupled to a cryocooler cold finger through a thermal heat switch and an expansion volume at room temperature to reduce the temperature increase occurring during liquid evaporation. To obtain a vanishing temperature drift, a new improvement has been tested using two-phase nitrogen: a controlled valve was inserted between the two volumes in order to control the cold cell pressure. In addition, a porous material was used inside the cell to turn the ESU gravity independent and suitable for space applications. In this case, experiments reveal not fully understood results concerning both energy storage and liquid-wall temperature difference. To capture the thermal influence of the porous media, a dedicated cell with poorly conductive lateral wall was built and operated with two-phase helium. After its characterization outside the saturation conditions (conduction, convection), experiments were performed, with and without porous media, heating at the top or the bottom of the cell with various heat fluxes and for different saturation temperatures. In parallel, a model describing the thermal response for a cell containing liquid and vapor with a porous media heated at the top (“against gravity”) was developed. The experimental data were then used as a benchmark for this model based on a balance of three forces: capillarity force, gravity force and pressure drop induced by the liquid flow. / O desenvolvimento de criorrefrigeradores e de sensores cada vez mais sensíveis, tornainteressante usar unidades de armazenamento de energia (Energy Storage Unit-ESU) e desligaro criorrefrigerador para funcionar num ambiente sem vibrações. Em particular para asaplicações espaciais, seria também útil, utilizar um ESU para evitar sistemas criogénicossobredimensionados para atenuar as flutuações de temperaturas devidas às variações de cargatérmica. Em ambos os casos, a deriva de temperatura deve manter-se limitada para manter obom desempenho dos detectores.Nesta tese, ESUs utilizando o calor latente associado à mudança líquido-vapor comoreservatório de energia foram estudados. A fim de limitar a deriva de temperatura, enquanto semantém de tamanho reduzido a célula a baixa temperatura, uma solução possível consiste emdividir o ESU em dois volumes: uma célula a baixa temperatura acoplada ao dedo frio docriorrefrigerador mediante um interruptor térmico conectado a um volume de expansão àtemperatura ambiente para reduzir o aumento de temperatura que ocorre durante a evaporaçãodo líquido. Para diminuir ainda mais a deriva de temperatura, foi testado uma nova ideia queconsiste na introdução de uma válvula entre os dois volumes a fim de controlar a pressão nacélula. Para tornar o ESU independente da gravidade e assim adaptado às aplicações espaciais,os efeitos da capilaridade foram utilizados usando um material poroso na célula. Neste caso, asexperiências revelam resultados inesperados referentes ao armazenamento de energia e àdiferença de temperatura entre o líquido e as paredes.Para descrever as modificações térmicas devidas ao meio poroso, uma célula comparedes laterais pouco condutoras foi construída e testada com hélio. Após uma caracterizaçãocompleta fora das condições de saturação (condução, convecção), esta célula foi utilizada paraexperiências com e sem meio poroso, aquecida na parte superior ou na parte inferior comdiferentes fluxos de calor e para várias temperaturas de saturação. Em paralelo, um modelo quedescreve a resposta térmica de uma célula contendo líquido e gás num meio poroso aquecido naparte superior (“contra a gravidade”) foi desenvolvido. Os resultados obtidos foram utilizadoscomo referência ao modelo que se baseia no equilíbrio de três forças: a força de capilaridade, aforça da gravidade e perda de carga induzida pelo escoamento do líquido.

Os grãos como organismos vivos sofrem influência da temperatura, da umidade do ar, do metabolismo, do processo de oxidação e da ação de insetos. A ação destes agentes causa um aumento de temperatura dos grãos na região afetada que pode ser detectada por meio de sistemas de termometria permitindo reduzir ou eliminar o problema através da utilização da aeração. Para que a aeração tenha um resultado satisfatório, deve ser aplicada levando em conta várias variáveis, como a temperatura ambiente, a umidade ambiente e a temperatura do grão, com o objetivo de reduzir os focos de calor reduzindo as atividades causadoras da elevação da temperatura. Este trabalho tem como objetivo realizar a modelagem matemática do escoamento de ar e estado térmico em um silo de arroz com sistema de aeração e termometria. O modelo calcula primeiro o fluxo tridimensional de ar no silo, e considerando as condições iniciais de temperatura e as condições do ar de entrada de aeração, calcula o estado térmico durante o processo de aeração. O modelo matemático foi validado por dados experimentais obtidos no silo de armazenagem de arroz. A simulação apresentou um resultado próximo aos dados experimentais coletados na unidade armazenadora. Chegou-se a um coeficiente de determinação de 0,748 e um erro médio de 4,29% o que representa uma boa aproximação do resultado do modelo. / 71 f.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-12-06Bitstream added on 2014-06-13T20:32:09Z : No. of bitstreams: 1 laurentino_cl_me_sjrp.pdf: 518454 bytes, checksum: d37a3ee64c694059f0ef80729b4d545a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho abrange o estudo das propriedades térmicas e estruturais de rejeitos agroindustriais utilizados como substrato em fermentação em estado sólido. Os materiais empregados foram bagaços de cana-de-açúcar e de laranja e farelo de trigo. Foram analisadas as distribuições de temperatura e de umidade no interior de um leito cilíndrico encamisado, empacotado com esses materiais e percolado por ar, de modo tentar explicar as transformações do sistema decorrentes da fermentação, a fim de propor e avaliar soluções tecnológicas para prováveis problemas de não uniformidade térmica e de umidade do meio. Inicialmente, analisaram-se algumas características estruturais de um meio poroso constituído por bagaço de cana, como densidade e porosidade, considerando diferentes técnicas de empacotamento e umidades das fibras, para avaliar a influência dessas propriedades sobre a temperatura na saída do leito. As técnicas adotadas consistiam em simplesmente despejar o bagaço no leito, submetê-lo à pressão com um peso e à vibração intensa. Foram empregadas cinco umidades distintas do material e se verificou que a forma de empacotamento apresenta maior influência na porosidade do leito com o aumento da umidade do meio. Nos testes com o leito percolado por ar utilizando-se bagaço seco, observouse que os perfis de temperatura não foram alterados pelas diferentes técnicas de empacotamento adotadas. Estudou-se também o comportamento higroscópico dos materiais, uma vez que o meio ao ser percolado por ar à temperatura e umidade relativa controladas, tende a entrar em equilíbrio higroscópico com o gás, sendo essa variável de grande importância para processos fermentativos. Tal estudo foi realizado através do método estático gravimétrico. Além disso, determinou-se a condutividade térmica efetiva... / Thermal, structural and physical properties of agro industrial by-products for Solid State Fermentation (SSF) were studied in this work. Sugar cane bagasse, orange bagasse and wheat bran were the solid materials. Hygroscopic characteristics, stagnant effective thermal conductivity, bed voidage and temperature profile in a bed percolated by air were some properties obtained for non-reational sytems. Tests with reaction were carried out to assess enzymatic production. For the sugar cane bagasse it was measured particle density, bed bulk density and bed voidage (e). Three different packing techniques were applied: pouring the bagasse into the tube and gently accommodating the particles before adding up another portion of fibers (E1); pouring 5g of bagasse and pressuring it with a weight (3kN/m2) for 5min and adding up another 5g portion; pouring 5g of bagasse and shaking the bed for 5min in a sieve shaker and adding up another 5g portion (E3). Five initial bagasse moisture contents (M) were used and it was observed that e is influenced by M. Heat transfer experiments with sugar cane bagasse were conducted in a packed bed made up of a stainless steel tube 30cm long and 4,67cm diameter, divided in a entrance section 10cm long and a heating jacket section 20cm long. Temperatures were measured at the top of the heating section by five thermocouples axially placed above the bed and angular and radial temperature profiles were obtained. The outlet temperature profile was not influenced by the packing techniques and by the inlet air relative humidity, but it was noticed that the temperature measurements were affected by the surrounding conditions. At the end of the experiments an axial moisture profile in the porous media was observed. The hygroscopic characteristics of all materials were assessed in a wide range of temperature and air relative humidity, and it was...(Complete abstract click electronic access below)