Orientador: Vivaldo Silveira Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:10:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ChavezGutierrez_MirkoSalomon_M.pdf: 5850684 bytes, checksum: 9125e38d9fe164c0e08b0242569f71af (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os equipamentos utilizados para refrigeração e condicionamento ambiental têm um potencial significativo de redução de consumo energético, principalmente porque esta pratica utilizam quantidades significativas de energia e são encontrados em todas as residências e indústrias. Neste contexto existem numerosos estudos dirigidos para aumentar a eficiência energética dos sistemas de refrigeração domésticos, utilizando diferentes estratégias tecnológicas. O dispositivo proposto neste trabalho atua como um condensador evaporativo, substituindo o ar,, como meio de troca térmica convencional dos sistemas de refrigeração domésticos, por uma corrente vertical de água em contato com a superfície do condensador, aproveitando desta maneira o calor absorvido pela água na mudança de fase (efeito evaporativo) e diminuindo a temperatura de condensação. O protótipo foi desenvolvido, considerando o principio de funcionamento dos condensadores evaporativos industriais e adaptado numa escala menor, para que possa ser facilmente montado na estrutura de um refrigerador doméstico convencional. Com as mudanças nas condições de condensação, especificamente a temperatura, procura-se aumentar o COP (coeficiente de desempenho) que é um indicador da eficiência do sistema, dado que nessas condições de funcionamento, o efeito frigorífico torna-se maior e o trabalho do compressor torna-se menor durante o ciclo. Estas condições de funcionamento, assim como o consumo de energia elétrica, foram monitorados e comparados com os sistemas de refrigeração convencional, utilizando uma câmara especialmente condicionada para esse propósito. Assim, o desempenho do sistema com as novas condições de condensação, promovidas pelo dispositivo, teve uma maior eficiência global com um COP maior em 24% e, em consequência, um aumento da eficiência energética do sistema, com uma redução de 17% de energia em ensaios padronizados conforme norma ABNT 12888 / Abstract: Los equipos utilizados para refrigeración y condicionamiento ambiental tienen gran potencial de reducción de consumo energético, principalmente porque estos aparatos utilizan cantidades significativas de energía y son encontrados en la mayoría de residencias y en las industrias. Existen numerosos estudios dedicados a aumentar la eficiencia energética de los sistemas de refrigeración domésticos utilizando diferentes estrategias tecnológicas. El dispositivo propuesto en este trabajo actuara como un condensador evaporativo, substituyendo el aire, como medio de intercambio de calor convencional de los sistemas de refrigeración domésticos, por una corriente vertical de agua en contacto con la superficie del condensador, aprovechando de esta forma el calor absorbido por el agua durante el cambio de estado (efecto evaporativo) y disminuyendo la temperatura de condensación. Este prototipo fue desarrollado considerando el principio de funcionamiento de los condensadores evaporativos industriales y fue adaptado a una escala menor, para que pueda ser fácilmente instalado en la estructura de un refrigerador domestico convencional. Con las modificaciones en las condiciones de condensación específicamente, la temperatura, se procura aumentar el COP (coeficiente de desempeño), que es un indicador de la eficiencia del sistema, en vista que en estas condiciones de funcionamiento, el efecto frigorífico se torna mayor y el compresor trabaja menos durante el ciclo. Estas condiciones de funcionamiento, así como el consumo de energía eléctrica son monitoreados e comparados con los sistemas de refrigeración convencional, utilizando una cámara especialmente condicionada para este propósito. De esta manera el desempeño del sistema con las nuevas condiciones de condensación, promovidas por el dispositivo en estudio, tuvo una mayor eficiencia global con un COP superior en 24%, y como consecuencia un aumento de la eficiencia energética del sistema, con una reducción del consumo de energía en 17% durante ensayos homogenizados según la norma Brasileña ABNT 12888 / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Se ha realizado un estudio de la caracterización y fabricación de un prototipo supercondensador asimétrico en electrolito acuoso basado en materiales carbonosos en la escala de los 100 cm2. Se ha comenzado con el estudio de un carbón activado comercial en celda tipo botón estándar CR. Tras la determinación de los valores de capacidad y comportamiento del material en la configuración tanto de electrodo positivo como en electrodo negativo, se ha realizado un estudio de modelo matemático de diseño y fabricación de celda completa. Este modelo se ha evaluado en electrodos de tamaños de 100cm2 y posteriormente encapsulados en formato de celda prismática y de celda de bolsa tipo “pouch cell”. El resultado ha sido un modelo viable de establecimiento del máximo voltaje seguro de operación de dispositivo para una relación de asimetría determinada.

Orientador: André Luiz Seixlack / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um modelo distribuído para análise de condensadores do tipo parede aquecida, hot-wall, usados em refrigeradores domésticos. Nesse modelo considera-se o escoamento do fluido refrigerante no interior do tubo do condensador e a transferência de calor entre a placa de revestimento externo do refrigerador e o ar ambiente. No modelo, inclui-se também a transferência de calor ao longo da fita de alumínio, usada para fixação do tubo na placa de revestimento externo e a transferência de calor através do isolamento térmico para o interior do compartimento refrigerado. O escoamento no interior do tubo é considerado unidimensional e dividido em três regiões: região monofásica de vapor superaquecido, região bifásica líquido-vapor e região monofásica de líquido sub-resfriado. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo, ou seja, considerando condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. Considera-se também a queda de pressão do escoamento no interior do tubo. A fita de alumínio e a placa de revestimento externo são consideradas como aletas com extremidades adiabáticas. As equações do escoamento do fluido refrigerante: conservação da massa, quantidade de movimento e conservação de energia, são resolvidas por integração numérica e a equação de conservação de energia ao longo da fita de alumínio é resolvida pelo método de Volumes Finitos. O sistema de equações algébricas, decorrente do processo de discretização das equações difere... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a distributed model for the analysis of hot-wall condensers used in domestic refrigerators. In this model, the flow of refrigerant inside the condenser tube and the heat transfer between the outer coating plate of the refrigerator and the ambient air are considered. Also included in this model the heat transfer along the aluminum tape used to hold the tube to the outer coating plate and the heat transfer through the thermal insulation into the refrigerated compartment. The flow inside the tube is taken as one-dimensional and divided into three regions: superheated vapor region, two-phase liquid-vapor region and sub-cooled liquid region. The two-phase flow is analyzed according to the homogeneous model, that is, considering conditions of thermal and hydrodynamic equilibrium between the phases. It is also considered the pressure drop of the flow inside the tube. The aluminum tape and the outer coating plate are considered as fins with adiabatic ends. The equations of the refrigerant flow: mass conservation, momentum and energy conservation, are solved by numerical integration and the energy conservation equation along the aluminum tape is solved by the Finite Volume method. The set of algebraic equations, resulting from the discretization process of the differential equations, is solved iteratively by successive iterations, point-to-point along the condenser tube and the aluminum tape. The results obtained are compared with experimental data available in the ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by MARIA CLAUDIA COSTA DE OLIVEIRA BOTAN null (maclau_oliveira@hotmail.com) on 2017-09-01T16:19:06Z No. of bitstreams: 1 tese_final_Maria_Claudia_Botan.pdf: 4509077 bytes, checksum: 9a0c384b0ba382775d7f33ea6d5ec76e (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-09-01T16:48:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 botan_mcco_dr_guara.pdf: 4509077 bytes, checksum: 9a0c384b0ba382775d7f33ea6d5ec76e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T16:48:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 botan_mcco_dr_guara.pdf: 4509077 bytes, checksum: 9a0c384b0ba382775d7f33ea6d5ec76e (MD5) Previous issue date: 2017-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A escassez de água potável vem impulsionando diversas pesquisas ao redor do mundo, por este ser um elemento vital e por sua obtenção envolver um grande paradigma, afinal não há efetivamente produção de água, o que existe é uma mudança de estado físico por meio do ciclo hidrológico. É preciso trazer segurança ao abastecimento sem abrir mão do caráter sustentável, utilizando materiais de baixo impacto ambiental associando-os a fontes renováveis de energia para seu funcionamento. Neste sentido, o presente estudo consiste na busca de melhorias de um condensador de vapor atmosférico, utilizando para tal, filmes finos de diamante como trocador de calor. Como este material apresenta condutividade térmica maior que a do cobre e do alumínio, visa-se agregar eficiência energética ao sistema. Dentre os procedimentos tomados identificou-se que o substrato de Silício do tipo P-Boro (111) foi o mais adequado para o crescimento dos filmes, obteve-se diferentes espessuras para comparação de desempenho no condensador e verificou-se a viabilidade técnica da proposta, pois foi possível realizar condensação utilizando o filme de diamante. De maneira geral, não há produção de condensado em umidades relativas inferiores a 50%. A partir de umidades superiores a 80 %, a amostra mais eficiente, no quesito produção de condensado, é a amostra de 4 h de deposição, que atinge o índice de 6 L.h-1.m². O custo ainda se mostra maior se comparado ao cobre e ao alumínio, de qualquer maneira o processo de condensação do vapor apresenta-se como uma alternativa de fonte de abastecimento em locais onde este bem encontra-se de forma escassa, como por exemplo, em plataformas de petróleo e na região árida do Nordeste brasileiro. / The shortage of drinking water has been driving several researches around the world, because its obtaining involves a great paradigm, after all there is no effective production of water, but there is a change of physical state through the hydrological cycle. It is necessary to bring security to the supply without abandoning the sustainable character, using materials of low environmental impact associating them with renewable sources of energy for its operation. In this sense, the present study consists in the search for improvements of an atmospheric vapor condenser, using thin films of diamond as heat exchanger. As this material has higher thermal conductivity than copper and aluminum, it is aimed to add energy efficiency to the system. Among the procedures taken it was found that P-Boron type silicon substrate (111) was the most suitable for the growth of the films, different thicknesses were obtained for the comparison of performance in the condenser and the technical feasibility of the proposal was verified, because it was possible to perform condensation using the diamond film. In general, there is no condensate production at relative humidity of less than 50%. From the humidities more than 80%, the most efficient sample, in the case of condensate production, is the sample of 4 h deposition, which reaches the index of 6 L.h-1 .m². The cost is still unfeasible compared to copper and aluminum, however, the vapor condensation process is an alternative source of supply in places where it is scarce, such as in oil platforms in the arid region of the Brazilian Northeast.

Submitted by Roniel de Souza Lima null (roniel.engmec@gmail.com) on 2017-09-13T17:06:48Z No. of bitstreams: 1 versão final_dissertação_Roniel Lima_17 setembro 2017.pdf: 4567933 bytes, checksum: 8c4bf48e57f6f60dabd2a29c4eb7026b (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-09-15T13:34:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lima_rs_me_ilha.pdf: 4567933 bytes, checksum: 8c4bf48e57f6f60dabd2a29c4eb7026b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-15T13:34:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lima_rs_me_ilha.pdf: 4567933 bytes, checksum: 8c4bf48e57f6f60dabd2a29c4eb7026b (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho apresenta-se um modelo distribuído para análise de condensadores do tipo parede aquecida, hot-wall, usados em refrigeradores domésticos. Nesse modelo considera-se o escoamento do fluido refrigerante no interior do tubo do condensador e a transferência de calor entre a placa de revestimento externo do refrigerador e o ar ambiente. No modelo, inclui-se também a transferência de calor ao longo da fita de alumínio, usada para fixação do tubo na placa de revestimento externo e a transferência de calor através do isolamento térmico para o interior do compartimento refrigerado. O escoamento no interior do tubo é considerado unidimensional e dividido em três regiões: região monofásica de vapor superaquecido, região bifásica líquido-vapor e região monofásica de líquido sub-resfriado. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo, ou seja, considerando condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. Considera-se também a queda de pressão do escoamento no interior do tubo. A fita de alumínio e a placa de revestimento externo são consideradas como aletas com extremidades adiabáticas. As equações do escoamento do fluido refrigerante: conservação da massa, quantidade de movimento e conservação de energia, são resolvidas por integração numérica e a equação de conservação de energia ao longo da fita de alumínio é resolvida pelo método de Volumes Finitos. O sistema de equações algébricas, decorrente do processo de discretização das equações diferenciais, é solucionado iterativamente por substituições sucessivas, ponto a ponto, ao longo do tubo do condensador e da fita de alumínio. Os resultados obtidos são comparados com dados experimentais disponíveis na literatura. Considerando toda a faixa de vazão em massa do fluido refrigerante analisada, 2,52 – 4,32 kg/h, o desvio absoluto médio entre os resultados calculados e os dados experimentais de capacidade do condensador foi de 1,8 %. / This work presents a distributed model for the analysis of hot-wall condensers used in domestic refrigerators. In this model, the flow of refrigerant inside the condenser tube and the heat transfer between the outer coating plate of the refrigerator and the ambient air are considered. Also included in this model the heat transfer along the aluminum tape used to hold the tube to the outer coating plate and the heat transfer through the thermal insulation into the refrigerated compartment. The flow inside the tube is taken as one-dimensional and divided into three regions: superheated vapor region, two-phase liquid-vapor region and sub-cooled liquid region. The two-phase flow is analyzed according to the homogeneous model, that is, considering conditions of thermal and hydrodynamic equilibrium between the phases. It is also considered the pressure drop of the flow inside the tube. The aluminum tape and the outer coating plate are considered as fins with adiabatic ends. The equations of the refrigerant flow: mass conservation, momentum and energy conservation, are solved by numerical integration and the energy conservation equation along the aluminum tape is solved by the Finite Volume method. The set of algebraic equations, resulting from the discretization process of the differential equations, is solved iteratively by successive iterations, point-to-point along the condenser tube and the aluminum tape. The results obtained are compared with experimental data available in the literature. Considering whole range of refrigerant mass flow rate analyzed, 2.52 - 4.32 kg/h, the mean absolute deviation between the calculated results and the experimental condenser capacity data was 1.8%.

La casa-comuna (дом-коммуна) es un modelo arquitectónico que se creó “ex novo” tras la Revolución de Octubre en Rusia (1917) con la intención de modificar los hábitos de la población y crear un “nuevo modo de vida socialista” basado en la colectivización. Antes de que cristalizaran las primeras propuestas concretas durante la década de los años 20, fruto de concursos y detallados estudios de un grupo de arquitectos rusos encabezados por M. Ginzburg, es posible rastrear el origen conceptual de este tipo arquitectónico en los proyectos utópicos de Ch. Fourier, que a su vez fueron la inspiración de J.B. Godin para su Familisterio en Guisa, Francia (1859-83), uno de los primeros ejemplos construidos. Sin embargo, el origen tipológico de este modelo se puede encontrar también en los primeros hoteles en rascacielos de Manhattan, a principios del siglo XX, según apunta K. Teige en su influyente libro de 1932, Nejmensi byt (la vivienda mínima), demostrando que el modelo de alojamiento básico con servicios colectivos integrados no es exclusivo de los países soviéticos o socialistas, sino que también es posible encontrarlo en regiones capitalistas. La presente investigación analiza la evolución del tipo arquitectónico “vivienda obrera con espacios colectivos” mediante el estudio pormenorizado de valores dimensionales, formales, organizativos y constructivos de un total de 30+14 casos de estudio representativos, ubicados indistintamente en países liberales capitalistas o estados basados en economías socialistas planificadas, y pertenecientes a diferentes etapas del desarrollo de este tipo. Los ejemplos construidos, que han sido seleccionados mediante vaciado bibliográfico o hallados “in situ” en el transcurso de una serie de viajes, se organizan según un esquema cartesiano de dos ejes: espacio y tiempo. Respecto al primer factor, ubicación espacial, el estudio se centra principalmente en la Europa continental, si bien se distinguen dos áreas, resultantes de dividir este territorio por un eje vertical aproximadamente en su centro: el Telón de Acero. En cuanto al segundo parámetro, ámbito temporal, se han abarcado cuatro estratos cronológicos, correspondientes a distintas etapas del desarrollo y evolución del tipo: antecedentes, 1850-1916 (primeros experimentos sociales); origen, 1917-33 (definición del modelo de casa-comuna soviética y vivienda mínima capitalista); evolución, 1945-64 (reconstrucción de posguerra); y adaptación, 1965-85 (prefabricación vs personalización, y exportación a otras latitudes). Finalmente, se ha realizado un estudio comparativo de valores mediante 20 tablas con la intención de extraer conclusiones objetivas, y se ha incluido un último apartado que describe el estado actual de los edificios y permite valorar la validez o el fracaso de estas propuestas que pretendieron, de una forma conductista, alterar los modos de vida de sus habitantes.

Tesis por compendio / [ES] La tecnología de bombas de calor se ha vuelto estratégica en Europa, está extendiéndose rápidamente y se planea que reemplace las calderas de gas en un futuro cercano. Sin embargo, aún enfrenta desafíos, como encontrar refrige-rantes nuevos viables y altamente eficientes, y mejorar aún más el rendimiento del sistema. Para abordar este último problema, han surgido las bombas de calor de velocidad variable que prometen reducir el consumo anual e incremen-tar el confort adaptando la potencia suministrada a las necesidades cambiantes. Esta tecnología se está implementando ya, pero carece de una metodología estandarizada para diseñar y seleccionar sus componentes. Esta tesis tiene como objetivo establecer pautas de diseño generales para la selección y diseño de componentes de bombas de calor de velocidad variable, y ofrecer información valiosa que se pueda traducir en herramientas para asistir en la simulación, diseño, selección y detección de fallas en estos dispositivos. El contenido del estudio se puede dividir en tres áreas temáticas: En una primera parte, se estudian los compresores de velocidad variable. El compresor es el primer componente que se selecciona en una bomba de calor, modula la capacidad y es el principal consumidor de energía. Sin embargo, no existen metodologías bien establecidas para modelar su comportamiento. En esta parte, se realizan ensayos de caracterización de compresores de velocidad variable y sus inversores para comprender su comportamiento y proporcionar correlaciones compactas para modelar su rendimiento. En la segunda parte, se propone una metodología para dimensionar los intercambiadores de calor en bombas de calor de velocidad variable. Nor-malmente, se diseñan para una potencia fija y temperaturas de trabajo constan-tes, sin embargo, en las bombas de velocidad variable, la capacidad y las tempe-raturas de trabajo fluctúan significativamente con el tiempo. En esta parte, se estudia la evolución del rendimiento de los intercambiadores de calor con la capacidad (velocidad del compresor) y se propone una metodología de selec-ción/dimensionamiento que considera la evolución de la capacidad requerida y de las condiciones climáticas externas a lo largo del año. Por último, se evalúa la circulación del aceite en las bombas de calor de velocidad variable. Gestionar la lubricación en los compresores de velocidad variable es un problema típico ya que, para tener suficiente lubricación a bajas velocidades, el compresor termina bombeando un exceso de aceite a altas velo-cidades. En esta parte se estudia la evolución de las tasas de circulación de acei-te con la velocidad y se analiza teóricamente su efecto en el rendimiento de la bomba de calor. / [CA] La tecnologia de les bombes de calor s'ha tornat estratègica a Europa, s'està estenent ràpidament i es preveu que substituïsca les calderes de gas en un futur pròxim. Tanmateix, encara s'enfronta a desafiaments com trobar refrigerants nous viables i altament eficients, i millorar encara més el rendiment del sistema. Per abordar aquest darrer problema, han sorgit les bombes de calor de velocitat variable que prometen reduir el consum anual i incrementar el confort adaptant la potència subministrada a les necessitats variables. Aquesta tecnologia ja s'es-tà implementant, però manca d'una metodologia estandarditzada per dissenyar i seleccionar els seus components. Aquesta tesi té com a objectiu establir pautes de disseny generals per a la se-lecció i disseny de components de bombes de calor de velocitat variable, i oferir informació valuosa que es pugui traduir en eines per ajudar en la simulació, disseny, selecció i detecció de fallades d'aquests dispositius. El contingut de l'estudi es pot dividir en tres àrees temàtiques: En una primera part, s'estudien els compressors de velocitat variable. El compressor és el primer component seleccionat d'una bomba de calor, modula la capacitat i és el principal consumidor d'energia. Tanmateix, no hi ha metodo-logies ben establides per modelar el seu comportament. En aquesta part, es realitzen assajos de caracterització de compressors de velocitat variable i els seus inversors per comprendre el seu comportament i proporcionar correlaci-ons compactes per modelar el seu rendiment. En la segona part, es proposa una metodologia per dimensionar els inter-canviadors de calor en bombes de calor de velocitat variable. Normalment, es dissenyen per a una potència fixa i temperatures de treball constants, no obs-tant això, en les bombes de velocitat variable, la capacitat i les temperatures de treball fluctuen significativament amb el temps. En aquesta part, s'estudia l'evo-lució del rendiment dels intercanviadors de calor amb la capacitat (velocitat del compressor) i es suggereix una metodologia de selecció/dimensionament que considera l'evolució de les càrregues i de les condicions climàtiques externes al llarg de l'any. Finalment, s'avalua la circulació de l'oli a les bombes de calor de velocitat variable. Gestionar la lubricació als compressors de velocitat variable és un pro-blema típic, ja que per tenir suficient lubricació a baixes velocitats, el compres-sor acaba bombejant un excés d'oli a altes velocitats. En aquesta part s'estudia l'evolució de les taxes de circulació d'oli amb la velocitat i s'analitza teòricament el seu efecte en el rendiment de la bomba de calor. / [EN] Heat pump technology has become strategic in Europe, it is rapidly spread-ing, and it is planned to replace gas boilers in the near future. However, they still have challenges to solve, such as finding new viable and highly efficient refriger-ants and further increasing their system performance. For this latter issue, vari-able-speed heat pumps arise, which claim to decrease annual consumption and increase comfort by adapting the delivered capacity to the changing loads. This technology is being implemented but lacks a standardized methodology to de-sign and select its components. This thesis aims to establish comprehensive design guidelines for selecting and designing variable-speed heat pump components and give insights that can translate into valuable information and tools for engineers to assist them in the pump simulation, design, selection and fault detection. The content of the study can be divided into three thematic areas: In the first part, variable-speed compressors are studied. The compressor is the first selected heat pump component; it modulates the capacity and is the primary energy consumer. However, there are no well-established methodolo-gies to model their behavior. In this part, extensive testing of variable-speed compressors and their inverters was carried out to understand their behavior and to provide compact correlations to model their performance. The second part proposes a methodology to size heat exchangers for variable-speed heat pumps. Typically, they are designed for a fixed capacity and constant working temperatures. However, the capacity and working tempera-tures fluctuate significantly overtime in variable-speed pumps. In this part, the performance evolution of heat exchangers with capacity is studied, and a meth-odological selection/sizing technique is proposed that considers the evolution of external climatic conditions and loads over the year. Lastly, the oil circulation in variable-speed heat pumps is assessed. Man-aging lubrication in variable-speed compressors is a typical issue, as a design valid for sufficient lubrication at low compressor speeds will end up pumping excess oil at high speeds. In this final part, the evolution of oil circulation rates with speed is studied, and its effect on heat pump performance is theoretically analyzed. / I am indebted to the Spanish and European governments for their financial support with the grant PRE2018-083535, which made this research possible. Their commitment to academic excellence and research advancement has been crucial in successfully completing this thesis. / Ossorio Santiago, RJ. (2024). Modelling of Heat Pumps Working with Variable-Speed Compressors [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203104 / Compendio