Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:56:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 288158.pdf: 8481128 bytes, checksum: 0817ee102e78295b2add8c52a71a5587 (MD5) / Este trabalho tem o objetivo de fazer o mapeamento do risco térmico em linhas aéreas de transmissão com base em dados de modelo numérico atmosférico. O mapeamento foi realizado para a região Sul do Brasil com uma resolução de 10km x10km em 123 x143 pontos de grade, e em intervalos de uma hora para o período de 1998 a 2007. Para isso, foram utilizados os dados de reanálise do National Centers for Environmental Prediction, regionalizados pelo modelo atmosférico Advanced Regional Prediction System. Este trabalho, limitou-se a utilizar os resultados desse modelo e não propriamente executar a sua simulação numérica. No entanto, foi realizado a validação desse dados simulados através de uma comparação com os dados observados de estações meteorológicas localizados em dez aeroportos da região sul da América do Sul. Uma etapa fundamental deste trabalho foi o desenvolvimento de um algoritmo para calcular a temperatura do condutor, conforme a metodologia sugerida pela International Council on Large Electric System. Esta metodologia possui uma formulação baseada no balanço de energia no condutor e, embora seja relativamente simples, foi necessário aprimorar o algoritmo para que se calculasse de forma rápida toda a base de dados de dez anos e 123 x143 pontos de grade. O processamento desses dados possibilitou o cálculo do risco térmico em todos os pontos de grade referente aos dez anos de dados simulados. Desta maneira, foi possível elaborar os mapas de risco térmico e, assim, identificar as regiões mais críticas das linhas de transmissão relacionados ao sobreaquecimento dos cabos condutores. As áreas com baixo risco térmico foram encontradas na região da Serra Geral de Santa Catarina com valores abaixo de 1% e as áreas com riscos térmicos mais elevados, como nas regiões do Vale do Taquari-RS, Vale do Itajaí- SC, Vale do Rio Iguaçu-PR e Vale do Rio Uruguai-SC, com valores em torno de 4%. Além do mapa de risco térmico, foi elaborados os mapas das variáveis climáticas, da corrente elétrica, da temperatura do condutor, para diferentes cenários e para períodos sazonais. Embora este mapa seja satisfatório para uma primeira análise de mesoescala, ainda é necessária uma análise de microescala e um monitoramento em campo para que ele se torne seguro e confiável na operação do sistema elétrico nacional. O investimento na melhoria desta metodologia pode trazer benefícios na operação e planejamento das linhas de transmissão como o aumento da capacidade operativa das linhas de transmissão em regiões de baixo risco térmico, redução de custos de manutenção nas regiões de alto risco térmico e determinação de melhores rotas na construção de novas linhas de transmissão. / This work aims to make the mapping of thermal risk on power transmission lines based on atmospheric model data. The map was developed to southern Brazil at a resolution of 10km x 10km on a grid of 123x143, and at intervals of one hour for a period from 1998 to 2007. For this, this work used the reanalysis data from National Centers for Environmental Prediction, which were downscaling by Advanced Regional Prediction System atmospheric model. The atmospheric numeric model was not executed here, but it was only used the results of this model. However, it was performed a validation of simulated data by comparison with observed data from weather stations located in ten airports in southern of South America. An important step in this work was to develop an algorithm to calculate the conductor´s temperature according to the methodology suggested by the International Council on Large Electric System. This methodology is based on heat balance equation of the conductor, and even though the formulation is relatively simple, it was required to improve the algorithm to process the entire database of ten years and a grid of 123x143. From these output, it was possible to calculate the thermal risk on all grid for a period of ten years. After that procedures, the thermal risk map was developed, and critical areas regarding to conductor overheating can be identified on power transmission lines. Low thermal risk area was found at Serra Geral de Santa Catarina with values below 1 %, and high thermal risk areas were found Valley of Taquari-RS, Valley of Itajaí-SC, Valley of Iguaçu River-PR and Valley of Uruguay River-SC, with values around 4 %. In addition, it was developed maps of climate variables, current carrying and temperature of the conductor, thermal risk from different scenarios and seasonal periods. Although this map is reasonable for a mesoscale analysis, it is required a micro-siting analysis and real time monitoring system to become safety and reliable in operation of the transmission system. The investment in improving this methodology can contribute in planning and operation of transmission lines, such as increasing the operational capacity of transmission lines in low thermal risk areas, reduction of maintenance costs in high thermal risk areas and designing the better routes for new transmission lines.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T12:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280282.pdf: 8319846 bytes, checksum: aeaed5f6805f215b355ebdd00539da26 (MD5) / O Brasil possui uma rede elétrica bastante extensa devido a sua territorialidade, portanto necessita de uma solução prática na gestão das áreas definidas como corredores das linhas de transmissão de energia elétrica (faixa de servidão) para que assim, possa ser aplicada de forma eficaz um sistema de gerenciamento na implantação e monitoramento na questão social, patrimonial e também ambiental. Muitas linhas encontram-se distantes dos centros urbanos o que dificulta e encarece o seu controle, então, o sensoriamento remoto juntamente com os recursos disponíveis em softwares SIG permitem aos gestores do sistema de transmissão de energia elétrica um gerenciamento efetivo e otimizado do espaço físico pertencente ao entorno das LT´s subsidiado pela cartografia. A utilização de produtos cartográficos na implantação e gestão de Linhas de Transmissão (LTs) de energia elétrica não é uma novidade, porém o avanço das geotecnologias proporcionou o crescimento das técnicas que subsidiem a elaboração desses materiais por parte das concessionárias de energia. Geotecnologias como o geoprocessamento e o sensoriamento remoto são importantes ferramentas que vêm mudando a qualidade dos resultados frente as tomadas de decisões e planejamento estratégico. Apesar da cartografia estar cada vez mais presente nas empresas brasileiras de energia elétrica, a padronização de informações e técnicas de aplicações, principalmente em escalas cadastrais, ainda não está bem definidas como em outros países. Essas características configuram uma situação desordenada, ou seja, de uma cartografia temática em escala grande escala que não apresenta critérios homogêneos de representação voltadas aos interesses das empresas transmissoras de energia elétrica. Com isso o trabalho se pautou na avaliação das necessidades na gestão sócio-patrimonial de LTs e alem de sugerir produtos cartográficos que venham a atender esse propósito. Além dos níveis de informações que dêem suporte à temática, também formam sugeridos padrões de representação gráfica, bem como avaliados com documentos normatizadores da cartografia nacional e alguns internacionais para essa proposição. Para desenvolver as propostas, utilizou-se como LT piloto dados de trecho da linha Jupiá-Mimoso de responsabilidade da Eletrosul Centrais Elétrica. A aplicação da metodologia resultou em duas bases cartográficas de escala grande com características de suporte à gestão e implantação de Linhas de Transmissão em função das faixas de servidão. / Brazil has an extensive power grid due to its territoriality, therefore, needs a practical solution in the management of areas defined as corridors for electricity transmission lines (TLs) or easement corridors. Thereby, an effective system management may be applied to implement and monitor the social equity and environmental issues. Many lines are far from urban centers, making it difficult and costly to control. Thus, the remote sensing, together with the resources available in GIS software, enable system managers of electric power transmission an effective and optimized management of the physical space that belongs to the surroundings of the TLs subsidized by cartography. The use of cartographic products in the deployment and management of TLs is not new, but the progress of geotechnologies provides for the growth of these techniques by the power facilities. Geotechnologies such as geoprocessing and remote sensing are important tools that are changing the quality of results against decision making and strategic planning. Although the cartography is more present in Brazilian companies, the standardization of information and the application techniques, mainly in cadastral scales, are not well defined as in other countries. These characteristics make up a chaotic situation, being a thematic cartography on a large scale that has no homogeneous criteria of representation directed to the interests of power companies. Hence, this work was guided by the assessment of the needs in the social equity management of TLs, in addition to suggesting cartographic products that will serve this purpose. Beyond the level of information that supports the theme, patterns of graphic representation were also suggested, as well as evaluated with standardizing documents of the national and international cartography for that proposition. To develop the proposals, a portion of the line Jupiá-Mimos run by Eletrosul Centrais Elétrica was used as pilot data. The methodology resulted in two cartographic databases of large scale with features that support the management and implementation of TLs according to the easement corridors.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2012-10-25T21:40:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 300098.pdf: 2737707 bytes, checksum: 438015c362f713487bf48997afe3cf34 (MD5) / O sistema de transmissão de energia elétrica demanda restrições quanto à utilização de suas áreas adjacentes devido à alta-tensão dos cabos de energia. Apesar das restrições serem instituídas por lei, há um crescente número de ocupações irregulares nestas áreas. Considerando a finalidade de monitoramento e gestão nas Faixas de Servidão - áreas adjacentes à linha de transmissão - o estudo apresentado tem por objetivo estabelecer um modelo a partir das premissas da Lógica Difusa para indicar a propensão em relação à invasão em um trecho de transmissão localizado no Estado de Santa Catarina, gerenciado pela Eletrosul/Eletrobrás Centrais Elétricas, indicando as áreas que atraem novas invasões. A atratividade foi gerada através da integração de quatro variáveis consideradas determinantes para que haja ocupação, a citar a) Uso e ocupação do solo, b) Proximidade das vias, c) Declividade e d) Distanciamento das torres. O produto final caracterizou um modelo de propensão à invasão que possibilita desenvolver ações preventivas pela concessionária nos locais da Faixa de servidão apontados com altas chances de invasão.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-25T23:18:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298834.pdf: 6195502 bytes, checksum: 3420709e72805082e2b0482feb416525 (MD5) / Com o aumento da miniaturização dos componentes eletrônicos, gerou-se a necessidade do projeto de sistemas de dissipação de calor mais eficientes, compactos, silenciosos e com capacidade de remoção de altos fluxos de calor. A tecnologia de resfriamento por spray vem sendo vista como uma possível solução para o preenchimento desta lacuna, especialmente quando acoplada a sistemas de refrigeração compactos. O enorme potencial desta nova tecnologia é refletido no grande aumento do número de publicações na área de resfriamento por spray nos últimos anos; porém existe ainda a escassez de estudos de spray cooling empregando fluidos refrigerantes como fluidos de operação. Este trabalho tem por objetivo analisar experimentalmente o fenômeno de resfriamento de superfícies estendidas de cobre por spray de fluido refrigerante. Uma bancada experimental foi construída para a análise do desempenho da transferência de calor em três superfícies: superfície plana, superfície com espuma metálica e superfície aletada com canais radiais. O comportamento do coeficiente de transferência de calor por convecção foi analisado em função da vazão mássica de fluido refrigerante e pressão na qual o spray era exposto. As seguintes condições de testes foram realizadas: pressão interna da câmara de testes de 5 e 6 bar, vazão mássica de fluido refrigerante de 3 e 5 quilogramas por hora, distância entre o bico injetor e a base das superfícies de 17 mm, grau de sub-resfriamento do fluido de 5ºC e fluxo de calor dissipado na superfície de teste de 0 a 40 W/cm2. Os resultados apontam que o aumento da vazão mássica do fluido refrigerante resulta em maiores coeficientes de transferência de calor, enquanto que a eficiência do spray é reduzida. O aumento da pressão na qual o fluido é exposto intensifica a transferência de calor entre a superfície e o fluido, aumentando também a eficiência do spray. O melhor desempenho de transferência de calor foi obtido utilizando-se a superfície com acoplamento de espuma metálica sobre a superfície. O fluxo de calor crítico não sofreu efeito da variação da geometria da superfície. Este estudo contribuiu para a melhor compreensão do fenômeno de resfriamento por spray em superfícies estendidas. / The increasing of electronic components miniaturization has generated the need for more efficient, compact and quiet heat sinks designs, capable of removing high heat fluxes. The Spray Cooling technology is being seen as a possible solution to fill this gap, especially when attached to compact refrigeration systems. The huge potential of this new technology is reflected on the large increase of the number of publications in the Spray Cooling area in the last few years; but there is still a lack of studies of spray cooling using refrigerants as working fluid. The main objective of this research is the experimental analysis of the Spray Cooling phenomena in enhanced cooper surfaces, using refrigerant. A testing bench was built to investigate the performance of heat transfer in three different surfaces: flat surface, surface with a copper-foam metal cover and finned surfaces with radial channels. The behavior of the heat transfer coefficient was analyzed as a function of the refrigerant mass flow and the pressure at which the spray was exposed. The tests condition were: internal pressure of the testing chamber of 5 and 6 bar, refrigerant mass flow of 3 and 5 kilograms per hour, distance between the nozzle and the base of the testing surface of 17 millimeters, sub-cooling degree of 5ºC and heat flux from 0 to 40 W/cm2. The results show that the increasing of the refrigerant mass flow results in higher heat transfer coefficient, while the boiling efficiency is reduced. The increase of the pressure which the fluid is exposed to enhanced the heat transfer between the fluid and the surface, increasing the boiling efficiency as well. The best performance of heat transfer was achieved in the surface with metal foam cover. The critical heat flux was not sensible to the surface geometry. This research contributed to a better understanding of spray cooling phenomena in extended surfaces.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T04:02:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294045.pdf: 3387124 bytes, checksum: ed0568fb402341d004f785b04531063a (MD5) / A eficiência de compressores alternativos de refrigeração é afetada de forma significativa pelo superaquecimento do gás através do sistema de sucção e, posteriormente, em sua entrada no cilindro. Dentro deste contexto, estimar corretamente o fluxo de calor que ocorre entre as paredes do cilindro e o fluido é crucial na determinação das eficiências volumétrica e isentrópica e, assim, para a otimização do desempenho de compressores. A presente dissertação apresenta o estudo numérico da transferência de calor transiente em cilindros de compressores alternativos de refrigeração doméstica, considerando os processos de compressão, descarga, expansão e sucção. A modelagem computacional do problema, envolvendo formulações bidimensionais e tridimensionais, utiliza o método de volumes finitos e os modelos de turbulência SST, RNG k-e e k-e Realizável na solução do escoamento turbulento e compressível, na presença de transferência de calor. A dinâmica das válvulas é descrita com um modelo de um grau de liberdade. Os resultados mostram que o escoamento de alta velocidade que ocorre nos momentos iniciais de abertura das válvulas de sucção e descarga produz taxas elevadas de transferência de calor no cilindro. Efeitos tridimensionais sobre o fluxo de calor no cilindro foram investigados a partir de geometrias de orifício de sucção com três diferentes ângulos de inclinação. Constatou-se que a inclinação do orifício produz uma variação da distribuição do fluxo de calor na lateral do cilindro, mas não altera de forma significativa o calor total trocado no cilindro ao longo de um ciclo. Observou-se que estimativas de fluxo de calor obtidas de correlações disponíveis na literatura apresentam pouca concordância em relação aos resultados obtidos no presente estudo. Uma nova correlação de transferência de calor é proposta e avaliada para diferentes condições de operação do compressor, produzindo resultados satisfatórios. / The efficiency of reciprocating compressors adopted for refrigeration purpose is significantly affected by gas superheating that takes place as the refrigerant flows through the suction system and enters the cylinder. Therefore, it is quite important to correctly predict heat transfer between the cylinder walls and the refrigerant in order to optimize the compressor performance, by increasing its volumetric and isentropic efficiencies. This dissertation considers the numerical modeling of the heat transfer process within the cylinder of reciprocating compressors used for household refrigeration, taking into account contributions of the compression, discharge, expansion and suction processes. The mode is tested for two-dimensional and three-dimensional formulations and numerically solved via the finite volume method. Three different turbulence models (SST, Realizable k-å and RNG k-å) have been adopted to solve the associated compressible, turbulent flow in the presence of heat transfer. The dynamics of both valves is described with a single degree-of-freedom model. The results show that high-speed flow that occurs in the initial opening stages of the suction and discharge valves gives rise to high rates of heat transfer in the cylinder. On the other hand, the analysis reveals that the inclination of the suction orifice, commonly adopted in actual compressors, affects the heat flux distribution on the cylinder lateral wall. Nevertheless, the overall heat transfer over a complete cycle is virtually insensitive to such geometric feature. It was also observed that estimates for in-cylinder heat flux given by correlations available in the literature are not in agreement with the numerical results obtained in the present study. A new correlation is proposed and tested for different compressor operating conditions, showing satisfactory results.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T23:48:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257299.pdf: 2673154 bytes, checksum: ab1c3a9446789aeeaf0c5922fd7cddc2 (MD5) / No interior de um compressor hermético, o óleo lubrificante tem por função lubrificar as partes móveis, reduzir o vazamento do gás entre o cilindro e o pistão, prevenir a corrosão e o desgaste das partes metálicas, reduzir o acúmulo de contaminantes, amortecer impactos entre os componentes e controlar o campo de temperaturas do compressor por meio da transferência de calor com o gás, com a carcaça e com os demais componentes internos. No presente trabalho, é apresentada uma metodologia de cálculo para se avaliar a influência do óleo lubrificante na transferência de calor de um compressor hermético alternativo. Em alguns compressores, a existência de um padrão de circulação do lubrificante, promovido por um sistema de bombeamento acoplado ao eixo, proporciona uma remoção do calor dos componentes internos, o qual é rejeitado para o ambiente externo por meio da formação de um filme descendente de óleo junto à parede interna da carcaça. O presente modelo propõe equações para o transporte de calor na forma diferencial unidimensional cuja solução fornece o campo de temperaturas no óleo e na carcaça para uma dada condição de operação do compressor. A fim de validar o modelo numérico proposto, um compressor protótipo foi devidamente instrumentado para fornecer valores de temperatura em diversos pontos da carcaça e da parte interna do compressor para diferentes condições de operação. Os testes foram realizados em uma bancada experimental especialmente adaptada para receber o compressor protótipo. Adicionalmente à análise experimental, um modelo térmico global baseado em balanços de massa e energia na forma integral para os componentes internos do compressor foi adaptado e acoplado ao modelo de transferência de calor no óleo e na carcaça. Este modelo permitiu estimar a influência de diversas variáveis relativas ao escoamento do óleo sobre importantes parâmetros do compressor, como temperatura dos componentes, capacidade de refrigeração e potência consumida. De uma forma geral, observa-se que a temperatura dos componentes internos, da carcaça e do óleo no reservatório (cárter) são, em algumas condições, influenciadas pelo padrão de escoamento do óleo no interior da carcaça de forma significativa. Entretanto, grandezas energéticas e de eficiência são pouco afetadas por parâmetros como a vazão total de óleo bombeada, a vazão de óleo que escoa como um filme na parede da carcaça, o volume de óleo presente no cárter do compressor e a fração de óleo que escoa por sobre os componentes internos do compressor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. / Made available in DSpace on 2012-10-23T01:06:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 242207.pdf: 1853347 bytes, checksum: aa703ff96302014a4ed3bea86a4d856e (MD5) / O resfriamento por imersão é um processo comumente utilizado para reduzir a temperatura de alimentos como carcaças de frango, frutas e hortaliças. Neste trabalho foram estudados alguns fatores que influenciam a evolução temporal da temperatura do centro do produto durante o resfriamento por imersão. Para a realização dos experimentos utilizou-se uma esfera maciça de alumínio como meio modelo. Os parâmetros avaliados foram a homogeneidade da agitação da água e as influências da intensidade (variando a vazão de ar comprimido injetado) e do modo (por bomba ou por bomba e ar, do próprio ambiente, para a recirculação da água) da agitação da água. O coeficiente médio de transferência de calor convectivo foi obtido por diferentes métodos: método da capacitância global, método analítico e método numérico. Também foi analisada a força resultante que age sobre a esfera devido a agitação promovida. Tentou-se correlacionar através de modelos logarítmicos a média e o desvio padrão da curva temporal da força resultante com o coeficiente médio de transferência de calor convectivo a fim de universalizar os resultados. O uso do método da capacitância global não se mostrou apropriado, pois não foi possível desprezar os gradientes internos de temperatura na esfera. Então, foram utilizados os métodos analítico e numérico para a determinação do coeficiente médio de transferência de calor convectivo, sendo que estes métodos não apresentaram diferença entre os resultados. O incremento da vazão de ar comprimido proporcionou menores tempos de resfriamento, ou seja, maior troca térmica entre o fluido e a superfície da esfera. Porém, o aumento da vazão de ar comprimido não é linearmente proporcional ao aumento do coeficiente médio de transferência de calor convectivo. O comportamento da curva de agitação versus h tende a uma assíntota, o que significa que em um determinado momento o aumento da agitação não mais proporcionará um aumento significativo no processo de troca térmica. Comparando as diferentes posições da esfera no tanque de imersão durante o resfriamento observou-se a existência de heterogeneidade na agitação. A generalização dos resultados, através de correlações entre o coeficiente convectivo médio de transferência de calor e valores da média e desvio padrão das curvas de força resultante, é bastante complexa, pois este coeficiente é influenciado por diversos fatores. Entretanto, um sistema de medição de força previamente calibrado pode fornecer bons resultados a respeito do processo de resfriamento sendo uma alternativa prática e rápida para ser utilizada em uma indústria. The immersion chilling is a process usually used to reduce foods temperatures as that of chicken carcasses, fruits and vegetables. In this work some factors that influence the temperature evolution of the product center during the immersion cooling was studied. To perform the experiments a massive aluminum sphere was used as model product. The evaluated parameters were the agitation homogeneity of the water and the influence of the intensity and the agitation mode over this parameter. The intensity was evaluated by varying the injected compressed air and the mode by pumping the water, first recirculating it with a simple pump and second by incorporating air by means of a Venturi device. The average convective heat transfer coefficient was obtained by different methods: lumped method, analytical method and numerical method. Also the resultant force that acts on the sphere due to the promoted agitation was analyzed. It was tried to correlate the average and the standard deviation of the resultant force curve with the average convective heat transfer coefficient through logarithmic models in order to universalize the results. The use of the lumped method was not appropriate, because it was no possible to disdain the internal temperature gradients in the sphere. The analytical and numerical methods were then tried to determine the average convective heat transfer coefficient. These methods had not presented difference between the results. The incrementation of the compressed air flow lead to minors cooling times, or either, greater thermal changes between the fluid and the sphere surface. However, the increase of the compressed air flow is not linearly proportional to the increase of the average convective heat transfer coefficient value. The behavior of the agitation curve versus h tends to an asymptote, which means that in one definite moment the agitation increase will not more provide a significant increase in the thermal exchange process. Comparing the different positions of the sphere in the immersion tank during the cooling it was observed the existence of heterogeneities in the agitation. The generalization of the results, through correlations between the average convective heat transfer coefficient and values of the average and standard deviation of the resultant force curves, is much more complex, because this coefficient is influenced by diverse other factors. However, a previously calibrated system of resultant force measurement can supply good results about the cooling process, being an practical and fast alternative to be used in industry.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:24:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247155.pdf: 2874434 bytes, checksum: b6e6f17248871a84ba0eb9c9f2679d4c (MD5) / O termossifão bifásico é um dispositivo tubular de grande condutância térmica, com o qual é possível confeccionar trocadores de calor dos mais variados tamanhos e geometrias. Em se tratando da substituição de certos trocadores convencionais, tais equipamentos têm atraído o interesse da indústria por resultarem em equipamentos com menores custos operacionais, maior segurança, robustez e confiabilidade, o que abre novas oportunidades de investimentos em eficiência energética de plantas de processo e utilidades. A água tem sido o principal fluido de trabalho utilizado em termossifões bifásicos. No entanto, em alguns recuperadores de calor que operam em temperaturas médias na ordem de 300 °C, é impeditivo o uso da água como fluido de trabalho. Para estes casos, fluidos orgânicos têm sido utilizados pela indústria, particularmente o naftaleno. Neste trabalho, propõe-se um modelo matemático para estimar os coeficientes de troca de calor internos de um termossifão bifásico em que utiliza naftaleno como fluido de trabalho. Este modelo foi aferido através de uma bancada experimental. Adicionalmente, foi realizada uma modelagem do desempenho de termossifões contendo impurezas no fluido de trabalho, na forma de gases não-condensáveis. A análise teórico-experimental indicou que o modelo desenvolvido é uma ferramenta conservativa para o dimensionamento térmico de trocadores com termossifões bifásicos com especificações próximas - mas não necessariamente idênticas - às dos tubos ensaiados na bancada. Os resultados desse trabalho expõem claramente a relação causal entre a presença de gases não-condensáveis e a queda de desempenho dos termossifões bifásicos quando operando a temperaturas relativamente baixas. E mostra que os termossifões de naftaleno podem ter seu desempenho depreciado principalmente por efeitos de compressibilidade e de arraste de fluido.

Dissertação (mestrado) - Univesidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T08:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249495.pdf: 2606345 bytes, checksum: 9b90bb3fffd0a96bf297e896948da944 (MD5) / Trata-se de um estudo numérico-experimental de convecção natural laminar de uma placa plana vertical isotérmica em meio ao ar quiescente avaliando a influência de superfícies vizinhas. O objetivo é estimar o coeficiente de troca de calor por convecção em função da aproximação de superfícies (lateral e inferior), e como essa aproximação pode ser descrita em termos de parâmetros adimensionais, tais como RaL e NuL. A placa é aquecida por uma resistência térmica mantendo-se sua temperatura superficial constante. Na bancada experimental foi utilizada a tecnologia de transdutores de fluxo de calor à gradiente tangencial para a leitura do fluxo de calor, sendo obtido o coeficiente de transferência de calor por convecção, hexp. Para a solução numérica foi utilizado um código comercial em CFD, ANSYS-CFX, para a simulação do caso proposto, efetuando-se dessa forma comparações entre as duas soluções. O efeito da espessura da borda de base reta é estudado computacionalmente apontando assim qual influência desta no escoamento, na troca de calor e nos parâmetros adimensionais característicos desse tipo de escoamento. A influência da altura da placa vertical aquecida é avaliada numericamente e experimentalmente. Os resultados mostram que o coeficiente de troca de calor por convecção natural é influenciado por vários fatores sendo o mais importante a proximidade com uma parede adiabática vertical posterior à face aquecida e sendo potencializada pela presença das duas placas planas adiabáticas. As condições de contorno influenciam no campo de velocidade e, portanto, no coeficiente de troca de calor. This is about an numerical and experimental study of laminar natural convection of an isothermal vertical plain plate in way to air evaluating the influence of neighboring surfaces. The objective to guess the coefficient of exchange of heat for convection in function of the approach of surfaces (lateral and inferior), and as this approach can be described in terms of dimensionless parameters, such as RaL and NuL. The warm plate for a thermal resistance remaining its constant superficial temperature. In the experimental group of benches the technology of transducers of flow of heat at tangential gradient for the reading of the flow of heat, being gotten the coefficient of transference of heat for convection was used, hexp. For the numerical solution a commercial code in CFD was used, ANSYS-CFX, for the simulation of the considered case, effecting of this form comparisons between the two solutions. The effect of the thickness of the base edge straight line is studied computational thus pointing which influence of this in the draining, the exchange of heat and characteristic the dimensionless parameters of this type of draining. The influence of the height of the warm vertical plate is evaluated numericamente and experimentally. The results show that the coefficient of exchange of heat for natural convection is influenced by some factors having been the most important proximity with a adiabatic wall vertical line subsequent to the warm face and being powerfull for the presence of the two adiabatics plain plates. The contour conditions influence in the field of speed and, therefore, in the coefficient of heat exchange.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-23T14:01:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247008.pdf: 37158714 bytes, checksum: a0d78d707ae714b1539c54fe2451c831 (MD5) / Torres de transmissão de energia são de grande importância para o abastecimento elétrico de um país, pois são elas que suportam os cabos que transmitem a energia. A ruptura ou mesmo a danificação destas estruturas pode ter conseqüências significativas para a economia local. No Brasil o principal carregamento que incide sobre uma linha de transmissão de energia é causado pela ação do vento. A norma brasileira NBR 6123 tem um mapa de isopletas do vento, com a indicação da velocidade média para um período de recorrência de 50 anos a uma altura de 10 metros do solo. Como usualmente o período fundamental da estrutura de torres de transmissão é inferior a 1 s, a maioria das normas permite que seu dimensionamento seja realizado para cargas estáticas equivalentes, obtidas a partir da velocidade média do vento e alguns parâmetros adicionais, função da localização geográfica da torre, sua altura e a área efetiva de incidência do vento. No entanto não são raros os eventos de colapso de torres de transmissão de energia no Brasil, e além disso, a ocorrência de fortes rajadas e ciclones vêm aumentando no país nos últimos anos. Justificase assim a necessidade de uma verificação mais apurada do projeto de torres de transmissão, neste caso sob a ação dinâmica do vento. Escolheu-se para este trabalho uma torre de transmissão típica, situada no sul do Brasil. A estrutura da torre é modelada por elementos de pórtico 3D, sendo consideradas rígidas as ligações das barras principais e rotuladas as ligações de barras secundárias. As análises dinâmicas da ação do vento são realizadas no domínio do tempo, sendo a componente turbulenta do vento obtida a partir dos espectros de Davenport e Kaimal e série de Fourier. Outro caso de carregamento considerado neste tipo de torre é a carga que simula a ruptura de um ou mais cabos de energia, que são fixados à torre para manter suas catenárias com as alturas de segurança nos vãos adjacentes. A ruptura de um cabo em um dos lados da torre pode ser simulada aplicando-se uma força no suporte, no lado contrário. Esta força pode ser aplicada estática ou dinamicamente e pode ser decomposta em duas parcelas: uma devida ao peso do cabo e a outra a tração no cabo, utilizada para o seu correto posicionamento na linha de transmissão. Admite-se nas análises que a torre tem comportamento elástico-linear, e utiliza-se o método da superposição modal para resolver as equações de movimento da estrutura. Conclusões e recomendações são apresentadas no final do trabalho.