Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324600.pdf: 20351014 bytes, checksum: 6bd683bffa5d504729c1d812e29165bc (MD5) Previous issue date: 2013

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-10-01Bitstream added on 2014-06-13T20:23:56Z : No. of bitstreams: 1 salomao_lc_dr_botfca.pdf: 703361 bytes, checksum: 5a85cae5235d1ff62e55eb8453d9bafa (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Aplicar a lâmina de água no momento adequado e na quantidade necessária é de fundamental importância para o êxito do empreendimento agrícola irrigado. Para isso, faz-se necessário adotar técnicas de manejo de irrigação que auxiliem na melhor tomada de decisão. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de calibrar tanques evaporímetros de diferentes diâmetros e de baixo custo, com o intuito de avaliar a possibilidade de seu uso para o monitoramento da irrigação em ambiente protegido. O experimento foi conduzido em ambiente protegido na área experimental da Unidade Educacional de Produção de Olericultura do Instituto Federal Goiano, Campus Urutaí, estado de Goiás. Adotou-se o delineamento experimental em blocos casualizados com quatro tratamentos (diferentes diâmetros de tanque evaporímetro) e quatro repetições, totalizando 16 parcelas experimentais, representadas por canteiros de dimensões de 4 m de comprimento por 1 m de largura. Os tanques evaporímetros foram confeccionados com altura padrão de 24 cm, entretanto com diâmetros distintos 52, 43, 35 e 28 cm de diâmetros internos, sendo T1, T2 T3 e T4, respectivamente. Para confecção foram aproveitados tambores metálicos reutilizáveis. As pinturas interna e externa foram feitas com tinta látex prata. Os tratamentos foram constituídos de tanques de diferentes diâmetros internos resultando em níveis de reposição de água no solo, após leitura da evaporação obtida pelos tanques evaporímetros. As leituras foram realizadas com auxilio de uma régua milimétrica fixada na parede interna em todos os tanques... / Apply a irrigation depths layer at the right time and in the needed amount is fundamental to the success of irrigated agricultural enterprise. For this, it is necessary to adopt techniques of irrigation management that assist in making better decision. This work was developed with the aim of gauging evaporimeters tanks of different diameters and low cost, in order to evaluate the possibility of their use for monitoring irrigation in greenhouses. The experiment was conducted in a greenhouse at the experimental area of the Educational Unit of Production of Vegetable Crops of the Federal Institute Goiano, Campus Urutaí, state of Goiás. The experiment was set up as a randomized block design with four treatments (different diameters of evaporimeter tanks) and four replications, being a total of 16 experimental plots represented by beds of dimensions of 4 m long and 1 m wide. Evaporimeter tanks were manufactured with standard height of 24 cm, however with different diameters 52, 43, 35 and 28 cm internal diameter, being T1, T2, T3 and T4, respectively. To make it, it was utilized reusable metal drums. The internal and external paintings were made with latex paint silver. The treatments consisted of tanks of different internal diameters resulting in replacement levels of water in the soil, after reading obtained by evaporation in the evaporimeter tanks. Readings were taken with the help of a millimeter ruler attached to the inside wall in all evaporimeter tanks. It was used as test plant lettuce cv. Veronica. The variables analyzed were: plant height, number of leaves, fresh weight, dry weight, productivity and efficiency of water use. The results showed that it is possible to recommend the use of evaporimeter tanks developed in this work to assist the irrigation management in a protected environment. The calibration methodology... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-05-17Bitstream added on 2014-06-13T20:30:31Z : No. of bitstreams: 1 bueno_ss_me_ilha.pdf: 1064602 bytes, checksum: fd46f925f2d20ccedc49c80672da6280 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho, apresenta-se um modelo numérico distribuído para a simulação dos escoamentos do fluido refrigerante e do ar, no regime transiente, em evaporadores de expansão seca de serpentina com tubos aletados, comuns em sistemas de refrigeração e ar condicionado. No modelo proposto, o escoamento do fluido refrigerante no interior dos tubos é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico líquido-vapor e uma de escoamento de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico do fluido refrigerante é simplificado como um escoamento unidimensional, considerando o deslizamento entre as fases de líquido e de vapor. Para o escoamento do refrigerante, resolvem-se as equações de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para se obter a sua temperatura. O método de volumes finitos é utilizado na discretização das equações governantes e o método de Newton-Raphson é utilizado para a solução do sistema de equações resultante. Inicialmente, condições de regime permanente são assumidas e, posteriormente, para avaliar o comportamento transiente do evaporador, uma variação em degrau da vazão em massa de refrigerante é imposta em sua entrada. O modelo permite o cálculo da vazão de refrigerante, conhecidas as condições de operação e os parâmetros geométricos, usando-se o processo de estimativa de parâmetros, com o método de minimização de Levenberg-Marquardt. Além disso, o modelo permite a análise de algumas configurações de... . / This work presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow and air flow in dry-expansion finned-tube coil evaporators, the kind widely used in air conditioning and refrigeration systems. The model considers the refrigerant flow inside the tubes divided in a region of two-phase flow and a single-phase region, where the refrigerant is in the superheated state. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the air flow crossing the outside of the tubes are also taking into account. The refrigerant two-phase flow is taken as one-dimensional and the slip between the liquid and vapor phases is considered. For the refrigerant flow, mass, momentum and energy conservation equations are solved in order to evaluate the specific mass, velocity, and temperature of the refrigerant fluid, respectively. For the air flow, energy and mass (humidity) conservation equations are solved, to obtain, respectively, the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator. Also, the solution of energy conservation equation for the tube wall is used to determine the wall temperature distribution. Finite Volume Method is used all over to discretize the governing equations and a Newton-Raphson Scheme is utilized for the solution of the resulting system of equations. To analyze the evaporator unsteady behavior, the steady conditions are obtained initially and later a step change in the mass flow rate is imposed at the tube inlet. Obtained results such as superheating degree along the coil and air temperature at the outlet are compared to experimental data available in the open literature. From the model the refrigerant mass flow rate can be determined, from a known operating conditions and geometry parameters, using the process of parameter estimation with the method of Levenberg-Marquardt... (Complete abstract click electronic address below).

Orientador: Roberto Lyra Villas Bôas / Banca: João Carlos Cury Saad / Banca: Antonio de Pádua Sousa / Banca: Eduardo Henrique Mendes dos Santos / Banca: Thais Regina de Souza / Resumo: Aplicar a lâmina de água no momento adequado e na quantidade necessária é de fundamental importância para o êxito do empreendimento agrícola irrigado. Para isso, faz-se necessário adotar técnicas de manejo de irrigação que auxiliem na melhor tomada de decisão. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de calibrar tanques evaporímetros de diferentes diâmetros e de baixo custo, com o intuito de avaliar a possibilidade de seu uso para o monitoramento da irrigação em ambiente protegido. O experimento foi conduzido em ambiente protegido na área experimental da Unidade Educacional de Produção de Olericultura do Instituto Federal Goiano, Campus Urutaí, estado de Goiás. Adotou-se o delineamento experimental em blocos casualizados com quatro tratamentos (diferentes diâmetros de tanque evaporímetro) e quatro repetições, totalizando 16 parcelas experimentais, representadas por canteiros de dimensões de 4 m de comprimento por 1 m de largura. Os tanques evaporímetros foram confeccionados com altura padrão de 24 cm, entretanto com diâmetros distintos 52, 43, 35 e 28 cm de diâmetros internos, sendo T1, T2 T3 e T4, respectivamente. Para confecção foram aproveitados tambores metálicos reutilizáveis. As pinturas interna e externa foram feitas com tinta látex prata. Os tratamentos foram constituídos de tanques de diferentes diâmetros internos resultando em níveis de reposição de água no solo, após leitura da evaporação obtida pelos tanques evaporímetros. As leituras foram realizadas com auxilio de uma régua milimétrica fixada na parede interna em todos os tanques... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Apply a irrigation depths layer at the right time and in the needed amount is fundamental to the success of irrigated agricultural enterprise. For this, it is necessary to adopt techniques of irrigation management that assist in making better decision. This work was developed with the aim of gauging evaporimeters tanks of different diameters and low cost, in order to evaluate the possibility of their use for monitoring irrigation in greenhouses. The experiment was conducted in a greenhouse at the experimental area of the Educational Unit of Production of Vegetable Crops of the Federal Institute Goiano, Campus Urutaí, state of Goiás. The experiment was set up as a randomized block design with four treatments (different diameters of evaporimeter tanks) and four replications, being a total of 16 experimental plots represented by beds of dimensions of 4 m long and 1 m wide. Evaporimeter tanks were manufactured with standard height of 24 cm, however with different diameters 52, 43, 35 and 28 cm internal diameter, being T1, T2, T3 and T4, respectively. To make it, it was utilized reusable metal drums. The internal and external paintings were made with latex paint silver. The treatments consisted of tanks of different internal diameters resulting in replacement levels of water in the soil, after reading obtained by evaporation in the evaporimeter tanks. Readings were taken with the help of a millimeter ruler attached to the inside wall in all evaporimeter tanks. It was used as test plant lettuce cv. Veronica. The variables analyzed were: plant height, number of leaves, fresh weight, dry weight, productivity and efficiency of water use. The results showed that it is possible to recommend the use of evaporimeter tanks developed in this work to assist the irrigation management in a protected environment. The calibration methodology... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: André Luiz Seixlack / Banca: Marco Antonio Soares de Paiva / Banca: Sérgio Said Mansur / Resumo: Neste trabalho, apresenta-se um modelo numérico distribuído para a simulação dos escoamentos do fluido refrigerante e do ar, no regime transiente, em evaporadores de expansão seca de serpentina com tubos aletados, comuns em sistemas de refrigeração e ar condicionado. No modelo proposto, o escoamento do fluido refrigerante no interior dos tubos é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico líquido-vapor e uma de escoamento de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico do fluido refrigerante é simplificado como um escoamento unidimensional, considerando o deslizamento entre as fases de líquido e de vapor. Para o escoamento do refrigerante, resolvem-se as equações de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para se obter a sua temperatura. O método de volumes finitos é utilizado na discretização das equações governantes e o método de Newton-Raphson é utilizado para a solução do sistema de equações resultante. Inicialmente, condições de regime permanente são assumidas e, posteriormente, para avaliar o comportamento transiente do evaporador, uma variação em degrau da vazão em massa de refrigerante é imposta em sua entrada. O modelo permite o cálculo da vazão de refrigerante, conhecidas as condições de operação e os parâmetros geométricos, usando-se o processo de estimativa de parâmetros, com o método de minimização de Levenberg-Marquardt. Além disso, o modelo permite a análise de algumas configurações de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: This work presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow and air flow in dry-expansion finned-tube coil evaporators, the kind widely used in air conditioning and refrigeration systems. The model considers the refrigerant flow inside the tubes divided in a region of two-phase flow and a single-phase region, where the refrigerant is in the superheated state. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the air flow crossing the outside of the tubes are also taking into account. The refrigerant two-phase flow is taken as one-dimensional and the slip between the liquid and vapor phases is considered. For the refrigerant flow, mass, momentum and energy conservation equations are solved in order to evaluate the specific mass, velocity, and temperature of the refrigerant fluid, respectively. For the air flow, energy and mass (humidity) conservation equations are solved, to obtain, respectively, the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator. Also, the solution of energy conservation equation for the tube wall is used to determine the wall temperature distribution. Finite Volume Method is used all over to discretize the governing equations and a Newton-Raphson Scheme is utilized for the solution of the resulting system of equations. To analyze the evaporator unsteady behavior, the steady conditions are obtained initially and later a step change in the mass flow rate is imposed at the tube inlet. Obtained results such as superheating degree along the coil and air temperature at the outlet are compared to experimental data available in the open literature. From the model the refrigerant mass flow rate can be determined, from a known operating conditions and geometry parameters, using the process of parameter estimation with the method of Levenberg-Marquardt... (Complete abstract click electronic address below). / Mestre

Orientador: José Vicente Hallak d'Angelo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:26:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andreuccetti_MelissaTatiana_M.pdf: 3177763 bytes, checksum: 23a4cec530fa31832c045e89474dbdde (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O cozimento da madeira é a etapa do processo Kraft onde é feita a separação das fibras celulósicas dos demais compostos orgânicos da madeira. A solução utilizada nessa etapa, denominada licor branco, contém hidróxido e sulfeto de sódio gerando, após o cozimento, um resíduo chamado licor negro fraco com concentração entre 15 e 18% de sólidos (em massa). Este licor é enviado à planta de evaporação que tem por finalidade concentrá-lo aumentando o teor de sólidos para valores entre 64 e 75% em massa. Durante a etapa de concentração do licor negro ocorre a precipitação de sais de sódio, que estão completamente dissolvidos quando o licor encontra-se em concentrações inferiores a 45 - 50% de sólidos secos. Quando o licor é concentrado para valores acima de 50% estes sais começam a precipitar, sendo que o limite de solubilidade dos mesmos é definido como a concentração exata na qual estes sais começam a precipitar. O objetivo do presente trabalho consistiu, inicialmente, em validar uma metodologia de análise do sulfato de sódio e avaliar a sua reprodutibilidade. Também foram realizadas análises do teor de sólidos, massa específica e viscosidade. Após a realização de todas as análises, realizou-se um estudo estatístico para a avaliação do comportamento de cada parâmetro obtido experimentalmente e a correlação entre eles. Foi realizada também a avaliação do comportamento entre os parâmetros. Para todas as análises utilizaram-se amostras de licor negro de eucalipto com concentrações diferentes de sólidos (15 %, 29 % e 39 %). Todos os resultados obtidos experimentalmente da análise de sulfato de sódio possibilitaram a validação e a reprodutibilidade da técnica, que poderá ser aplicada a licores mais concentrados para determinar o teor de sulfato de sódio, buscando avaliar, posteriormente, sua influência na formação de incrustações nos evaporadores. Os resultados obtidos para teor de sólidos, massa específica e viscosidade também apresentaram valores coerentes, estando de acordo com a concentração e tipo de amostra analisada. Todos os parâmetros apresentaram boas correlações entre si / Abstract: Wood digestion is the stage in the Kraft process where the separation of cellulose fibers from other organic compounds is performed. The solution used in this stage, called white liquor, contains sodium and sulfide hydroxide generating, after the cooking, a residue called black liquor with a concentration between 15 and 18 % of solids. This liquor is sent to the evaporation plant which aims to concentrate it by increasing solids content to the range of 64 to 75 % by weight. During this stage of black liquor, occurs the precipitation of sodium salts that are completely dissolved when the liquor is at concentrations below 45 - 50 % of dry solids. When the liquor is concentrated to values above 50 % of solids these salts begin to precipitate and the solubility limit thereof is defined as the exact concentration at which these salts begin to precipitate. The objective of this work was, initially, to validate a methodology for sodium sulfate measure analysis and evaluate its reproducibility. Analysis to solids content, specific mass and viscosity were also performed. After completion of all tests, a statistical study was made to evaluate the behavior of each parameter obtained experimentally and a correlation between them was established. All analyzed samples of eucalyptus black liquor were used with different concentrations of solids (15 %, 29 % and 39 %). All experimental results of the analysis of sodium sulfate have allowed the validation and reproducibility of the technique that may now be applied to more concentrated liquors to determine the content of sodium sulfate, allowing a study of its influence on scale formation in evaporators. The results obtained for solids content, specific mass and viscosity have also shown consistent values, in agreement with the concentration and type of sample analyzed. Good correlations between parameters were showed / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientadores : Maria Regina Wolf Maciel, Denis Libert Westphalen / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T19:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franco_Max_M.pdf: 3922752 bytes, checksum: 4394100c9d3140421338561158b19fc5 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A evaporação é uma das operações unitárias mais utilizadas na indústria química. A concentração de muitos produtos é feita de forma simples através do uso de evaporadores como, por exemplo, nas indústrias de alimentos, bebidas, tintas e farmacêuticos. Conhecidos como grandes consumidores de energia térmica, os evaporadores têm sido estudados nos últimos anos com o objetivo de redução no consumo de energia. Algumas técnicas, como a evaporação em múltiplos efeitos e o aproveitamento de condensados podem trazer bons resultados, quando se analisa apenas esta operação unitária, isolada do processo. No entanto, melhores resultados podem ser obtidos quando evaporadores não são estudados isoladamente, e sim como parte de um processo. A Análise Pinch constitui um conjunto de ferramentas que auxiliam na otimização de um processo como um todo. Consiste resumidamente na divisão do processo em duas partes independentes, do ponto de vista do balanço de energia. A região com temperaturas acima do ponto pinch apenas consome utilidade do tipo quente, enquanto que a região abaixo do ponto pinch somente consome utilidade fria. Uma metodologia para a integração energética de sistemas de evaporação localizados acima do ponto pinch já foi proposta anteriormente, através da otimização de correntes de extração de vapor. Este trabalho tem por objetivo a complementação desta metodologia. É proposta neste trabalho a integração de sistemas de evaporação localizados abaixo do ponto pinch do processo, através do uso de trocadores de calor intermediários. Esta metodologia foi implementada na forma de um programa de computador baseado na programação orientada por objetos e no uso de listas de conexões. São apresentados casos de estudo, que mostram a possibilidade de economia considerável de utilidades quentes e frias, em função das temperaturas de operação dos efeitos do sistema de evaporação e da localização do ponto pinch do processo. Pode-se concluir então, que a integração energética de sistemas de evaporação conforme proposta neste trabalho de tese, é uma alternativa viável de economia de energia / Abstract: Evaporation is one of the most used unit operations at chemical industries. The concentration of many products is easily carried out through the use of evaporators. Some examples can be found in food, drink, paint and pharmaceutical industries. As a great heat consumer, evaporators have been studied with the objective of reducing their energy consumption. Some techniques, like multiple-effect evaporation and utilization of condensates can bring good results, when this unit operation is analyzed isolated from the process. On the other hand, better results can be obtained when evaporators are analyzed as a part of the whole process. Pinch Analysis is a collection of tools that helps on the optimization of processes, integrating them. Summarily, it consists of the division of the process in two different parts, based on its energy balance. The region with temperatures above the pinch point just receives heat, from hot utilities, whereas the region with temperatures below the pinch point just gives heat, to cold utilities. A methodology for the heat integration of evaporation systems with temperatures located above the pinch point was proposed previously. It is based on the optimization of bleed streams. The objective of this work is to complete this methodology, with the proposal of the heat integration of evaporation systems with temperatures located below the pinch point, based on the use of intermediate heat exchangers. This methodology was implemented in a computer program based on object-oriented-programming and the use of linked lists. Some case studies were presented, showing a considerable reduction of the consumption of hot and cold utilities, as function of the effects' temperature of operation and the localization of the process pinch point. 50, it can be concluded that the heat integration of evaporation systems, as proposed in this work, is a feasible alternative of energy saving / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Bárbara Janet Teruel Mederos, Luiz Antônio Rossi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-24T04:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JosedeCastro_D.pdf: 5569608 bytes, checksum: dc461643869a258550aa80e69569b426 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo propor uma nova configuração para melhorar a distribuição do ar no interior de câmaras refrigeradas (frigoríficas), a fim de minimizar zonas de diferentes temperaturas. Com esse intuito, um instrumento de CFD foi usado (OpenFOAM), a fim de simular duas configurações de distribuição de ar no interior de câmaras de refrigeração. Dois protótipos experimentais foram montados com a finalidade de analisar a distribuição da temperatura do ar com as configurações propostas. Os resultados destas medidas foram comparadas através do software escolhido. As principais variáveis monitoradas foram a diferença de temperatura, o consumo de energia e o coeficiente de desempenho (COP) . Os resultados das simulações numérica e experimental mostraram que, a fim de melhorar a circulação de ar no interior de câmaras de refrigeração, minimizando as zonas com diferentes temperaturas, a utilização de um evaporador modelo cassete, atualmente utilizado em condicionadores de ar split, com o fluxo de ar em quatro direções, seria uma alternativa bastante viável para a redução de zonas com diferentes temperaturas em câmaras frigoríficas / Abstract: This work aimed to propose a new configuration to improve the air distribution inside refrigerated chambers, in order to minimize zones of different temperatures. For this, a CFD tool was used (OpenFOAM), in order to simulate two configurations of air distribution inside refrigerated chambers. Two experimental prototypes were assembled, in order to analyze the air temperature distribution with the proposed settings. The results of these measurements were compared using the chosen CFD software. The main variables monitored were temperature difference, power consumption and the coefficient of performance (COP). Results of numerical and experimental simulation showed that, in order to improve the air circulation inside refrigerated chambers, minimizing zones with different temperatures, the use of an evaporator model cassette, currently used in split air conditioners, with air flow in four directions, would be a very viable alternative for the reduction of zones with different temperatures in refrigerated chambers / Doutorado / Maquinas Agricolas / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T17:57:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Westphalen_DenisLibert_D.pdf: 6455010 bytes, checksum: 3a22cef0bd90c6692642e8a213d7c608 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Sistemas de evaporação são equipamentos de separação com larga aplicação na indústria química e de processamento químico. As inúmeras possibilidades de tipos de arranjos dos efeitos (frontal, reverso ou misto) e da inclusão de acessórios (compressores mecânicos, termocompressores, trocadores de calor, tambores de expansão e correntes de extração tornam a sua modelagem e simulação uma atividade complexa. Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo matemático para a simulação estática e dinâmica de sistemas de evaporação. Este modelo foi implementado na forma de uma programa de computador baseado na programação orientada por objetos e no uso de listas de conexões. A influência de variáveis como número e arranjos dos efeitos, temperatura da alimentação, aproveitamento de condensado e recompressão de vapor no projeto de um sistema de evaporação foi ilustrada no estudo de caso da concentração de soluções de açúcar. A flexibilidade do programa desenvolvido foi exemplificada na simulação estática de um evaporador de suco de laranja, revelando resultados próximos a valores publicados na literatura. A análise de resultados da simulação dinâmica de um equipamento de concentração de suco de maçã mostraram que o modelo dinâmico desenvolvido é capaz de reproduzir dados reais de operação. O estudo de um sistema de concentração de malto-dextrina revelou que um evaporador pode apresentar um comportamento dinâmico complexo com resposta do tipo inversa... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Evaporation systems are separation processes widely used at chemical and chemical processing industries. The large number of possibilities for effects configuration (frontal, reverse or mixed) and of inclusion of accessories (mechanical conpressors, thermocompressors, heat exchangers, flash coolers and bleed streams) turn its modeling and simulation into a hard task. In this work, it was developed a mathematical model for static and dynamic simulation of evaporation systems. This model was implemented in a computer program based on object-oriented-programming and on the use of linked lists. The influence of variables as effect number and configuration, feed temperature, use of condensate and vapor recompression in a evaporation system were illustrated in a case study of sugar solutions concentration. The flexibility of the software was exemplified at the steady state simulation of an orange juice evaporator, showing results near to published values. The analysis of the dynamic simulation results of an apple juice concentrator showed that the dynamic model developed in this work is able to reproduce real operational data. The study of the malt-dextrin concentration showed that an evaporator can exhibit a complex dynamical behavior with inverse response. Unit operations optimization can not be performed isolated. All pieces of equipment have to be optimized in the context of the overall process... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

A tecnologia de evaporação por filme descendente pode ser empregada em diferentes aplicações como processos químicos, petroquímicos, dessalinização de água, ciclos de refrigeração por absorção, OTEC Ocean termal energy conversion primer, só para mencionar alguns. No entanto, esta tecnologia tem demandado númerosos estudos devido a que ainda não é totalmente bem entendida, inclusive certos fenômenos básicos como são os problemas de distribuição do líquido, comportamento da espessura do filme e, sua transferência simultânea de calor e massa, sendo sujeito a vários estudos tanto numéricos quanto experimentais. Este trabalho foi focado no estudo da transferência simultânea de calor e massa, espessura do filme a os problemas de distribuição na vaporização de filme de água sobre tubos. Para isto, foi construída uma bancada de teste experimental, disponível para mensurar as seguintes variáveis; (a) temperatura da superfície dos tubos evaporadores, (b) espessura do filme descendente, (c) vazões mássicas, (d) potência elétrica fornecida aos tubos evaporadores, e (e) registro fotográfico infravermelho. O presente trabalho foi estruturado em dois aspectos principais; (1) avaliação do coeficiente de transferência de calor e massa, e (2) medição da espessura do filme descendente. Para os dois casos foram analisados os mecanismos de transferência de calor: sensível e latente. Para o primeiro ponto foram calculados os coeficientes local e médio de transferência de calor. No último ponto, usou-se um mecanismo formado por um micrômetro de elevada precisão aliado a um sistema elétrico para mensurar a espessura do filme líquido, sendo comparada com a teoria de Nusselt. Encontrou-se que há uma forte dependência da transferência de calor e massa com a espessura do filme descendente para a região laminar de Reynolds ente 160 a 950, implicando uma diminuição da taxa de transferência de calor com o aumento do Reynolds, já que a espessura de filme impôs uma maior resistência térmica. Além disso, avaliou-se o sistema de medição da espessura do filme com 25% de divergência da teórica de Nusselt. / Falling film evaporation technology can be used in different applications such as water desalination, refrigeration and ar-conditioning absorption cycles, OTEC (ocean thermal energy conversion primer), petrochemical and chemical process industries. This technology still demands númerous studies due to the lack of a complete understanding, even some basic phenomena such as the liquid distribution problem, liquid film thickness behavior and the heat and mass transfer coefficients are subject of intense experimental and numerical studies. This work has analyzed experimentally the heat and mass transfer coefficient, falling film thickness and the distribution system in water vaporization over tubes. For that, it was built an experimental setup, which has been measured the following; (a) tube wall temperature, (b) falling film thickness, (c) mass flow rate, (d) electrical power supplied to the evaporator tube, (e) infrared images. The present work has been structured in two mean aspects; (1) heat and mass transfer coefficient evaluation, and 2) falling film thickness measurement. In both topics, the two heat transfer mechanisms were analyzed: sensible and latent heat transfer. For the first topic, it has been analyzed the local and the overall heat transfer. For the second part, the method used a novel mechanical configuration (leverage effect), which improves the micrometer reading with more precision to obtain the film thickness, which was compared with the Nusselt theory. The experimental data showed that there is a strong dependence between the heat and mass transfer coefficient with the film thickness in the laminar region (Reynolds between 160 e 950), implying a decreasing of the heat transfer rate when the Reynolds increased, due to that the film thickness imposes a greater thermal resistance. Moreover, the study found the film thickness with a divergence of 25 % when it was compared with the theoretical Nusselt film thickness.