No description available.

No description available.

Actualment, la demanda d'energia per satisfer el confort tèrmic en edificació és un dels majors reptes per a les administracions. Per tant, l'eficiència dels diferents sistemes d'emmagatzematge d'energia s està investigant intensament per la comunitat científica. Una alternativa viable és l'ús de materials de canvi de fase (PCM). Les parafines han estat molt utilitzades com PCM per la seva alta capacitat d'emmagatzematge de calor (al voltant de 100-130 kJ·kg-1) i la seva baixa temperatura de fusió la qual és molt estable. A més, el consum d'energia i les oscil·lacions de la temperatura internes d'edificis es poden reduir quan un PCM s'incorpora en evolvents. L'objectiu principal d'aquesta tesi és el desenvolupament de nous materials que continguin PCM basant-se en l'estudi del procés per obtenir la correcta introducció del PCM dins el material. A més, les propietats termofísiques d'aquests nous materials s'han de conèixer i per tant caracteritzar a nivell de laboratori. Aquesta tesi doctoral se centra en els treballs publicats en revistes científiques amb alt factor d'impacte indexats al camp de l Energia els quals reflecteixen treball realitzat. D'altra banda, aquesta tesi conté una revisió de l'estat de l'art destacant els requisits per a un PCM i llista tots els tipus de PCM disponibles al mercat i utilitzats en investigació. D'altra banda, un nou concepte de material compost que incorpora PCM ha estat desenvolupat en aquesta tesi. Aquest compost té la matriu polimèrica, i inclou un residu del procés de reciclatge de l acer. D'aquesta manera s'obtenen làmines denses que es poden modelar. La fabricació d'aquest material podria considerar-se un mètode per a la reutilització d'aquest residu. D'altra banda, aquest tipus de residus conté òxids de metalls pesants que augmenten les propietats d'aïllant acústic de la làmina aconseguint millorar el resultat final de la solució constructiva. A més, el comportament termofísico dels materials compostos utilitzats en edificis és difícil de caracteritzar i l'anàlisi tèrmica dels PCM és un pas necessari per al disseny dels mateixos. Les dues primeres caracteritzacions termofísiques estudiades en aquesta tesi es van realitzar mitjançant corbes calorimètriques que és una de les tècniques més potents disponibles actualment. tres estudis més van ser van realitzar amb dispositius desenvolupats per diferents grups d'investigació a Espanya per tal de mesurar les propietats termofísiques dels materials compostos o materials multicapa que incorporen PCM. / Hoy en día, la demanda de energía para satisfacer el confort térmico en edificación es uno de los mayores desafíos para las administraciones. Por lo tanto, la eficiencia de los diferentes sistemas de almacenamiento de energía está siendo intensamente investigado por la comunidad científica. Una alternativa viable es el uso de materiales de cambio de fase (PCM). La parafina ha sido muy usada como PCM debido a su alta capacidad de almacenamiento de calor (alrededor de 100-130 kJ·kg-1) y a su baja temperatura de fusión la cual es muy estable. Además, el consumo de energía y las oscilaciones de la temperatura internas se pueden reducir cuando un PCM se incorpora en envolventes de edificios. El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de nuevos materiales que contengan PCM basándose en el estudio del proceso para obtener la correcta introducción del PCM. Además, las propiedades termofísicas de estos nuevos materiales se debe conocer y por tanto caracterizar a nivel de laboratorio. Esta tesis doctoral se centra en los trabajos publicados en revistas científicas con alto factor de impacto indexados en el campo de Energía los cuales reflejan el trabajo realizado. Por otra parte, esta tesis contiene una revisión del estado del arte destacando los requisitos para un PCM y lista todos los tipos de PCM comercializados y utilizados en investigación. Por otra parte, un nuevo concepto de material compuesto que incorpora PCM ha sido desarrollado en esta tesis. Este compuesto tiene la matriz polimérica, e incluye un residuo del proceso de reciclaje de acero. De este modo se obtienen láminas densas moldeables. La fabricación de este material podría considerarse un método para la reutilización de este residuo. Por otra parte, este tipo de residuos contiene óxidos de metales pesados que aumentan las propiedades de aislante acústico de la lámina consiguiendo mejorar el resultado final de la solución constructiva. Además, el comportamiento termofísico de los materiales compuestos utilizados en edificios es difícil de caracterizar y el análisis térmico de los PCM es un paso necesario para el diseño de los mismos. Las dos primeras caracterizaciones termofísicas estudiadas en esta tesis se realizaron mediante calorimetría diferencial de barrido que es una de las técnicas más potentes disponibles actualmente. tres estudios más fueron realizaron con dispositivos desarrollados por diferentes grupos de investigación en España con el fin de medir las propiedades termofísicas de los materiales compuestos o materiales multicapa que incorporan PCM. / Nowadays, energy demand to satisfy thermal comfort in buildings is one of the major challenges for governments and administrations. Therefore, energy storage system efficiency is being studied by the international scientific community. A feasible alternative is the use of phase change materials (PCM). Paraffin waxes have been used as PCM because of their high heat storage capacity (around 100-130 kJ·kg"1) and their low and stable melting temperature. Furthermore, the energy consumption and indoor oscillations temperature may be reduced when PCM is incorporated in building envelopes and the thermal inertia increment when PCM is combined with thermal insulation was widely studied. The main objective of this thesis is the development of new materials containing PCM based on the study of process to get the correct PCM introduction. In addition, thermophysical properties of these new materials must be characterized. In order to perform the characterization, it was used several developed devices. This PhD thesis is based on papers published in scientific journals with high impact factor in the Energy field and one patent that reflect the work performed. This thesis contains a review of the state of the art highlighting the requirements order to a certain PCM and lists and sorts all PCM available in the market and used in research. On the other hand, a new concept of composite material incorporating PCM is developed in this thesis. This composite has polymeric matrix and includes one waste from the steel recycling process obtaining mouldable dense sheets. The manufacture of this material is considered a way to reuse the waste. Furthermore, this waste contains heavy metals oxides which add acoustic insulation properties to the final constructive system. One patent and two papers are the main result. Moreover, thermophysical behaviour of composite materials used in buildings envelopes is difficult to characterize. In addition, PCM thermal analysis is a necessary step of building design as well as it will be a key point in the final thermal results of the envelope. The first two thermophysical characterizations studied in this thesis were performed using differential scanning calorimetry which is one of the most powerful techniques. Three more studies were performed using devices developed by different research groups in Spain in order to measure thermophysical properties of composite materials or multilayered materials incorporating PCM.

No description available.

L’objectiu d’aquesta tesis doctoral és el desenvolupament d’un sistema d’emmagatzematge d’energia tèrmica (TES) mitjançant la utilització de materials de canvi de fase (PCM) per aplicacions a baixa temperatura, en particular, per a congeladors comercials. Es provarà tant experimental com numèricament la millora de les condicions de l’emmagatzematge i també la millora de la qualitat dels aliments emmagatzemats/transportats. També inclou la investigació de nous PCMs, estudiant la modificació de la temperatura de canvi de fase i analitzant velocitats de degradació i corrosió amb els materials recipients. Els resultats obtinguts a les diferents aplicacions estudiades demostren el clarament el benefici de la utilització de PCM, reduint les fluctuacions i les caigudes de temperatura tant al interior dels sistemes com del producte, i per tant millorant la qualitat d’aquests. / El objetivo de esta tesis doctoral es el desarrollo de un sistema de almacenamiento de energía térmica (TES) mediante la utilización de materiales de cambio de fase (PCM) para aplicaciones a baja temperatura, en particular, para los congeladores comerciales. Se probará experimental y numéricamente la mejora de las condiciones de almacenamiento, y también la mejora de la calidad de los alimentos almacenados/transportados. También incluye la investigación de nuevos PCM, estudiando la modificación de la temperatura de cambio de fase y analizando velocidades de degradación y corrosión con los materiales contenedores. Los resultados obtenidos en las diferentes aplicaciones demuestran el beneficio de usar PCM, reduciendo las fluctuaciones y las caídas de temperatura tanto del interior de los sistemas como del producto almacenado y por tanto la mejoría de la calidad de éstos. / The aim of this PhD thesis is to develop a thermal energy storage (TES) system using phase change materials (PCM) for cold temperature applications in particular for commercial freezers testing experimentally and numerically the improvement of its thermal performance and the food quality stored. This thesis also includes the research on PCM with attractive properties for low temperature applications such as controllable phase change temperature and low corrosion and degradation rate. The results obtained in the proposed applications have proved the benefit of using PCM in the proposed cold applications based on reduction of the interior/product temperature fluctuations and

L’objectiu d’aquesta tesis és el de analitzar el comportament tèrmic d’una façana ventilada amb material de canvi de fase macro encapsulat en el seu canal d’aire. L’ús de materials de canvi de fase incrementa la capacitat d’emmagatzematge d’energia tèrmica en la solució constructiva proposada, i intensifica l’emmagatzematge i l’operació de la façana ventilada a un rang de temperatures desitjat. El rendiment energètic d’aquest nou tipus de façana ventilada s’estudia de forma experimental per veure el seu potencial en reduir els consums energètics tant de calefacció com de refrigeració. Posteriorment, s’estudia mitjançant l’anàlisi de cicle de vida, quin és l’impacte mediambiental que suposa la manufactura i operació d’aquest sistema. Finalment, es desenvolupa un model numèric per optimitzar el funcionament i disseny d’aquesta façana. Aquest model numèric utilitza una nova correlació empírica de nombre de Nusselt, per al càlcul dels coeficients de transferència de calor entre el material de canvi de fase i el flux d’aire circulant per la cambra. / El objetivo de esta tesis es el de analizar el comportamiento térmico de una fachada ventilada con material de cambio de fase macro encapsulado en su canal de aire. El uso de materiales de cambio de fase aumenta la capacidad de almacenamiento de energía térmica en la solución constructiva propuesta, e intensifica el almacenamiento y la operación de la fachada ventilada a un rango de temperaturas deseado. El rendimiento energético de este nuevo tipo de fachada ventilada se estudia experimentalmente para ver su potencial en reducir los consumos energéticos tanto de calefacción como de refrigeración. Posteriormente, se estudia mediante el análisis de ciclo de vida, el impacto medioambiental que supone la manufactura y operación de este sistema. Finalmente, se desarrolla un modelo numérico que optimiza el funcionamiento y diseño de esta fachada. Este modelo numérico utiliza una nueva correlación empírica de número de Nusselt, para el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor entre el material de cambio de fase y el flujo de aire circulando por la cámara. / The objective of this thesis is to analyse the thermal behaviour of a ventilated façade with macro-encapsulated phase change material in its air channel. The use of phase change materials increases the ability of thermal energy storage in the proposed constructive system, and enhances the storage and operation of the ventilated facade to a desired temperature range. The energy efficiency of this new type of ventilated facade is experimentally studied to determine its potential in reducing the energy consumption both for heating and cooling. Hereafter, the environmental impact of the manufacture and operation of this system is studied by a life cycle analysis. Finally, a numerical model is developed to optimize the operation and design of this facade. This numerical model uses a new empirical correlation for the Nusselt number to calculate the convective heat transfer coefficients between the phase change material and the air flow circulating in the chamber.

The work described in this thesis was carried out to investigate the application of variable valve actuation (VVA) to light-duty diesel engines for use in passenger vehicles. The background to this was that there was little published on the subject and with advanced turbochargers, exhaust gas re-circulation systems and high pressure fuel injection systems reaching maturity it seemed likely that further enhancement of the air management in this type of engine, through VVA would receive greater interest. The first section of this thesis discusses the external pressures on engine manufacturers, from legislation and from the customer expectations, which could be expected to influence the adoption of VVA, while looking at the criteria on which they would assess a VVA system prior to adoption. Section two provides an overview of the effects of VVA and how they may be used to improve engine operation by highlighting the specific features of diesel engines, i.e. cold starting and compression ratio, part load fuel economy, full load torque and transient torque rise, that can be influenced by air management and what characteristics are required from the VVA system in order to provide improvements in these areas. Having identified the key features of a VVA system that would be suitable for use in light duty diesel engines section three presents a brief literature review and discusses the family of non-constant angular velocity VVA systems that were identified as having the correct characteristics and relative simplicity necessary for any system that might be made in high volume production. This section also provides a detailed analysis of one system of this type to highlight its behaviour and impact on valve train design. Software was written to model the selected mechanism and produce the valve lift characteristics for use in simulating the engine's behaviour. Section four provides an overview of engine simulation techniques and some detail of the model constructed for this investigation. It also discusses the additional code and methodologies required to model the turbine, compressor and combustion processes, which required special treatment, and presents data to compare the behaviour of the model with the baseline of known engine behaviour. Section five presents simulation results that show the following possible improvements: a) a 23% increase in torque, b) light part-load fuel economy improvements of 13% and c) transient rise to maximum torque times reduced from 2.3 seconds to 1.6 seconds. It also discusses the features of engine operation with VVA that provide the potential for these improvements in engine operation, quantifies the benefits that might be expected at a large number of operating conditions and discusses the interactions between the VVA and other systems such as the turbo-charger and EGR system. Section six presents conclusions which beside the enumeration of the potential benefits and description of the key effects of VVA, highlights the need for test data to verify the extent to which the benefits can be realised in real engines and suggests areas for future research.

No description available.

No description available.

Thesis (PhD)--University of South Australia, 2000