Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T23:09:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299088.pdf: 2047719 bytes, checksum: 24983f5b1f49938e03f3cf33d36becdb (MD5) / O presente trabalho visa estudar os aspectos fundamentais da aplicação de uma placa refrigerada, fixa na saída das bocas das torres de resfriamento empregadas em plantas industriais, para desumidificação do ar. Ar umedecido é subproduto resultante do resfriamento da água empregada nos processos industriais. A condensação de vapor de água na presença de gases não condensáveis é investigada para superfícies sujeitas a fluxos ascendentes em escoamento livre, em contra corrente ao escoamento do filme condensado. Os comportamentos das taxas de transferência de calor e taxas de condensação obtidas experimentalmente são analisados em função das variáveis: concentração de gases não condensáveis para a mistura a ser condensada, temperatura de parede, ângulo de inclinação da superfície condensadora, material e geometria da placa condensadora. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com o modelo matemático de Nusselt, para condensação de vapor puro, e com o modelo de Rose, para condensação de vapor na presença de gases não condensáveis. Os resultados mostram que as condições físicas do escoamento exercem influência dominante na taxa de transferência de calor, tanto na situação de vapor puro quanto na presença de gases não condensáveis. Neste caso, para uma dada condição de mistura, a diferença na transferência de calor entre o caso com vapor puro e com gases não condensáveis foi de 15%, enquanto para a situação de mistura estagnada seria de 50% / This work aims the study of fundamental aspects of the application of cooling surfaces in the outlet air humid stream of cooling towers, with the purpose to remove moisture. Vapor was released to the air during the cooling of industrial hot water. The condensation of water vapor in the presence of noncondensable gases is studied for cooling surfaces facing downward under free vertical flow in counter current with the condensation film. The behavior of the heat transfer rates experimentally obtained are analyzed from the point of view of the parameters: noncondensable gas concentration, surface temperature and inclination, material and geometry of the surface. The results were compared with the Nusselt mathematical model, for pure vapor condensation, and with Rose model for condensation in the presence of noncondensable gases. The results showed that the physical characteristics of the flow exert dominant influence in the heat transfer rates both in the pure vapor and in the presence of noncondensable gases. In this case, for the same condition, the difference in the heat transfer between the pure vapor case and with the presence of noncondensable case were around 15% while in stagnant mixture condition would be around 50%.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-26T10:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310137.pdf: 20958033 bytes, checksum: cfc7bda6b292668cc3bf64c18ed83427 (MD5) / O fenômeno do aquecimento global tem incentivado as pesquisas em sistemas eficientes e que não agridam o meio ambiente, com intuito de reduzir substancialmente as emissões de gases que contribuem ao efeito estufa. Devido ao potencial impacto na atmosfera dos fluidos refrigerantes sintéticos, comumente utilizados nos sistemas de refrigeração e ar condicionado, os refrigerantes denominados de naturais têm ganhado espaço, principalmente devido a sua estabilidade e abundância. Os sistemas de refrigeração por ejetor datam de 1901. Entretanto, sua aplicação tem sido reduzida devido à robustez dos equipamentos e sua baixa eficiência. Nos últimos anos, contudo, tem-se constatado uma grande quantidade de pesquisas que visam a utilização de sistemas de ejetor combinados a sistemas solares. Entretanto, os modelos de cálculo orientados para o projeto e otimização de ejetores sobretudo para condição de gás real ainda apresentam deficiências. Os modelos existentes para predição do desempenho de ejetores não podem ser aplicados para avaliar ejetores operados com refrigerantes naturais, tais como água e CO2, devido ao desenvolvimento de um escoamento bifásico no interior do ejetor. Por conseguinte, propõe-se nesta tese um novo modelo termodinâmico para análise de ejetores de vapor, considerando a equação de estado do gás real e a condição de escoamento bifásico. Nesse contexto, propõe-se a utilização de um modelo de relaxação para o cálculo da velocidade do som em meios bifásicos. O modelo proposto apresenta uma nova abordagem para a modelagem da interação entre os escoamentos primário e secundário na câmara de sucção onde não ocorre mistura dos escoamentos, mas se considera a transferência de energia decorrente dos choques desenvolvidos nesta seção. Os resultados obtidos do modelo apresentam boa aderência aos dados experimentais disponíveis nas referências técnicas afins, para os fluidos de trabalho HCFC141b, vapor d'água e CO2. O modelo unidimensional foi verificado através de simulações em CFD, empregando as equações de estado de gás real. Os resultados das simulações corroboram as hipóteses adotadas no modelo unidimensional e fornecem uma base para a análise detalhada do escoamento em ejetores. O modelo apresentado no presente trabalho é aqui utilizado na análise exergética de dois ciclos inovadores, um de refrigeração por ejetor de configuração em cascata e outro de geração combinada de potência e refrigeração. / Global warming has encouraged the scientific community to carry out research on energy effcient and environmentally friendly systems, in order to substantially reduce the greenhouse gases emissions. Considering the impact of the refrigerants commonly used by refrigeration and air conditioning systems on the atmosphere, the so-called natural refrigerants have gain more attention, mainly due to their stability and low cost. The ejector refrigeration system dates from 1901. Nevertheless, its application has been reduced due to the robustness of the equipment involved and low effciency. Notwithstanding, in the last years a rapid growth in the researches concerning these systems has been observed, especially, systems combining ejector refrigeration with low temperature solar collectors. Meanwhile, the mathematical modeling of vapor ejector still needs improvements especially for real gases. The existing models for performance prediction of the ejectors cannot be applied to evaluate ejectors operated with natural refrigerants, as Water and Carbon Dioxide. Therefore, the present Thesis proposes a new thermodynamic model to analyze vapor ejectors, which considers a real gas equation of state and two-phase flow condition. In this context, the utilization of a relaxation model has been proposed to calculate the speed of sound in the two-phase flow. The proposed model represents a new approach, which includes modeling the interaction of the two flows inside the suction chamber. In this section, the streams do not mix; however, energy is transferred between the flows due to the oblique shocks commonly developed in the chamber. The results show good agreement with the experimental data available in the literature for the working fluids HCFC141b,Water and Carbon Dioxide The One-Dimensional model was compared to CFD simulations, using real gas equations of state. The results of these simulations corroborate the hypotheses established in the One-Dimensional model and provide the base for a detailed analysis of the flow inside of the ejector. The model presented herein is used to develop an exergetic analysis of to novel cycles: the cascade ejector refrigeration cycle and a power and refrigeration cogeneration cycle.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:30:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323974.pdf: 2504704 bytes, checksum: 00678f9f1aef9a5e9791d4fd1bef7677 (MD5) Previous issue date: 2013 / The steam gasification of Brazilian coal chars, subbituminous and bituminous, were investigated using a thermobalance in a temperature range of 1073-1173 K and pressure range of 1-20 bar. The operating variables used were in agreement with differential reactor and free diffusion limitations. The coal char samples were characterized, and the effects of temperature, total system pressure, parcial pressure and hidrogen on the kinetics of steam gasification were determined. The non-reactive core model was the one that best described the gasification reactions, at conditions studied, for conversions between 5-80%. For these coals and temperature range studied between 800 and 900 ° C, 1 bar, the activation energies were found to be 119.2 kJ?mol-1 and 170 kJ?mol-1 and pre-exponential factor were determined to be 4,10?105 e 4,55?103 min-1, respectively. Based on these parameters was determined the coal reactivity: CMRS-02 > CMSC-04 > CMSC-02 > CMSC-01. The higher reactivity for coal CMRS-02 was ascribed to the coal rank and vitrinite content. Regarding the effect of temperature, total pressure of the system and parcial pressure of steam on the reaction rate, the results showed that these effects were higher for bituminous coals, as the rank coal has more influence on the rate of reaction. The presence of hidrogen strongly inhibits the char-steam gasification reactions. The gases formed were H2, CO2and CO and the molar ratio H2/CO between 1,5 and 2 indicates that the syngas produced is promising for Fischer-Tropsch synthesis.

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-18Bitstream added on 2015-01-26T13:30:54Z : No. of bitstreams: 1 000799020.pdf: 3222465 bytes, checksum: c30d3499b8072bed965388127e97a052 (MD5) / Um dos produtos meteorológicos advindos do processamento de alta precisão de dados GNSS é a estimativa do atraso zenital troposférico o qual pode ser utilizado para quantificar o vapor d’água integrado na coluna atmosférica, importante medida para as ciências atmosféricas. A combinação de séries temporais do atraso troposférico visa gerar uma solução única, mais confiável se comparada com as soluções individuais estimadas via processamento de dados GNSS. Esta dissertação propõe uma combinação em tempo quase real do atraso zenital troposférico baseada em múltiplas soluções para um tempo específico. Nessas circunstâncias, optou-se por uma combinação obtida por meio do método dos mínimos quadrados, com controle de qualidade realizado pelo processo detecção, identificação e adaptação. As estimativas do atraso zenital troposférico foram obtidas por meio dos softwares de processamento de dados GNSS, GAMIT e GIPSY-OASIS II (GOA-II), os quais utilizam diferentes métodos e estratégias de processamento... / One of meteorological products obtained from the high-precision GNSS data processing is the zenithal tropospheric delay, which can be used to quantify the integrated water vapor, an important measurement for atmospheric sciences. Combination of tropospheric delay time series aims to generate a single solution, more reliable than each individual series. This dissertation proposes a combination in near real time of tropospheric delay parameters based on multiple solutions for a specific time. Under these circumstances, it was decided a combination derived by the least squares method and the quality control process based on detection, identification and adaptation. The zenithal tropospheric delay was derived by GIPSY-OASIS II and GAMIT GNSS data processing software systems, each one using different processing methods and strategies...