Orientador: Roger Josef Zemp / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T09:52:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_MarianaFraga_M.pdf: 1967335 bytes, checksum: 90f67a6bf06f7540d4dea0d84fc080bc (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Desde a crise energética dos anos 70, a otimização do consumo de energia se tornou uma importante tarefa para os engenheiros de processo. Duas diferentes metodologias têm sido aplicadas para minimizar o uso de energia em processos químicos. A primeira é a metodologia Pinch, que envolve a aplicação de análise termodinâmica do processo e baseia-se em metas de energia e custo para obter uma rede de trocadores de calor que opera com o mínimo consumo de energia. A segunda é a programação matemática, que consiste na elaboração de modelos matemáticos complexos resolvidos através de métodos numéricos. Neste trabalho, uma nova metodologia para a síntese de redes de trocadores de calor é apresentada. O procedimento proposto combina a abordagem sistemática da tecnologia Pinch com métodos de programação matemática (linear inteira mista) e procedimentos evolutivos. A nova metodologia é baseada na otimização de uma superestrutura cuja complexidade varia ao longo do procedimento de síntese da rede de trocadores, e que permite ao engenheiro de projeto a consideração das restrições do processo sem necessidade de formulação matemática das mesmas. Uma vantagem da metodologia é a possibilidade de considerar aspectos práticos como operabilidade e controlabilidade. O método proposto é ilustrado com a integração energética de três problemas típicos: um caso-teste com quatro correntes, o caso padrão em estudos de integração energética da planta simplificada de aromáticos e o caso recente do sistema de célula combustível a membrana trocadora de prótons. Foram obtidas redes alternativas para os casos estudados, que são energeticamente eficientes, mais baratas e simples / Abstract: Since the energy crisis of the 70s, the optimization of energy consumption has become an important task for process engineers. Two different methodologies have been applied to minimize energy use in chemical processes. The first methodology is the pinch method, which involves applying process thermodynamic analysis and it is based on energy and cost targets for a network of heat exchangers operating at the minimum power consumption. The second one is the mathematical programming, which is the development of complex mathematical models solved through numerical methods. In this work, a new methodology for the synthesis of heat exchanger networks is presented. The proposed procedure combines the systematic approach of Pinch technology with mathematical programming methods (mixed integer linear) and evolutionary procedures. The new methodology is based on the optimization of a superstructure whose complexity varies throughout the synthesis procedure of the network of exchangers, which allows the design engineer to consider the constraints of the process without having to include them into the mathematical formulation. One advantage of this methodology is the possibility of considering practical aspects such as controllability and operability. The proposed method is illustrated by the energy integration of three typical problems: a test case with four streams, the standard case in studies of energy integration simplified aromatics plant and the recent case of fuel processor system coupled to proton exchange membrane fuel cell. Alternative networks were obtained for the cases studied, which are energy efficient, cost-effective and simpler / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Roger Josef Zem / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-31T16:26:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Novazzi_LuisFernando_M.pdf: 3154679 bytes, checksum: 424d3875800c9fe8c8a32eacdaa1e5d1 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A Tecnologia Pinch é uma ferramenta bastante utilizada na integração de processos químicos. Ela se baseia na determinação, somente em função de algumas propriedades físicas das correntes de um processo, de metas de consumo de energia, de área e de custos de uma rede de trocadores de calor. Também determina regras para a síntese de redes cujos custos, área e consumo energético se aproximam muito daqueles estipulados pelas metas. Entretanto, a aplicação irrestrita da Tecnologia Pinch, integrando todas as correntes de um processo num único conjunto, pode levar a redes de trocadores demasiadamente complexas. Foi sugeri da nesse trabalho uma metodologia de decomposição das correntes em que as mesmas são integradas em subgrupos independentes entre si, a fim de se obter redes de trocadores mais simples. Através do Simulated Annealing, um método de otimização aleatório e aplicável a funções discretas, buscaram-se as diferentes configurações de correntes nos subgrupos que levavam a um mínimo ou nas metas de custo, ou área ou consumo energético. Na síntese de uma rede de trocadores, é importante levar em conta aspectos operacionais tais como layout, questões de segurança, controlabilidade, etc. Esses aspectos foram incluídos na metodologia proposta através do conceito de matriz de restrições. Para exemplificar a técnica de decomposição em subgrupos, foram sintetizadas algumas redes de trocadores de calor, cujos custos totais desviaram-se em menos do que 2% em relação às metas estipuladas / Abstract: Pinch Technology is a very useful tool for integration in chemical processes. By only taking some of process streams physical properties into account, it sets energy targets, area targets and cost targets for a heat exchanger network. It also determines rules for the design of a heat exchanger network whose costs, area and energy consumption remain quite c1ose to the targets set. However, blind obedience to Pinch Technology rules, integrating all streams in just one group, can lead to very complex heat exchanger networks. It was suggested in this work a decomposition technique where the streams were integrated in independent subgroups, aiming for simpler networks. Through Simulated Annealing, a randomic optimization method applicable to discrete functions, different configurations of streams in the subgroups, which led to a minimum in energy targets, or in area targets or in cost targets, were sought. In heat exchanger network synthesis, it is important to consider aspects of plant operability, such as layout, security, controllability, etc. These aspects were inc1uded in the proposed methodology through the concept of a constraint matrix. To give some examples of the decomposition technique, some heat exchanger networks were synthesized, whose costs presented less than 2% of deviation in relation to the targets set / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Dirceu Noriler. / Coorientador: Henry França Meier. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-04-04T12:48:44Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1303287 bytes, checksum: e8a9a2b7173b6a57ce759f1ce8476c33 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T12:48:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1303287 bytes, checksum: e8a9a2b7173b6a57ce759f1ce8476c33 (MD5) Previous issue date: 2003-12-19 / Um sistema de aquecimento de ar, com opção para aquecimento direto e indireto, foi projetado, construído e avaliado para uso em secadores de grãos, na desidratação de produtos que queiram ar “puro” ou até no aquecimento de ambientes. Para avaliar a fornalha no aquecimento direto do ar, na vazão de 82,81 m 3 min -1 , foram testados dois combustíveis: lenha e uma combinação desta com moinha de carvão; a avaliação foi feita em função da temperatura do ar aquecido e do efeito das oscilações ambientais sobre o consumo e o desempenho da fornalha. No teste em que se utilizou somente lenha, o consumo médio de lenha para uma temperatura média do ar de secagem de 61 °C , comum na maioria dos secadores utilizados no meio rural, foi de 12 kg h -1 . O consumo médio utilizando lenha com moinha de carvão para uma temperatura média do ar de secagem de 62 °C variou de 7 a 10 kg h -1 de moinha de carvão, e o consumo médio de lenha foi de 3 kg h -1 . A eficiência do sistema utilizando somente lenha foi de 86,5%. Ao se utilizar lenha juntamente com a moinha de carvão, a eficiência do sistema variou de 70 a 78%. A fornalha apresentou as seguintes características: manutenção da temperatura do ar aquecido e facilidade na manutenção, alimentação e controle da combustão. No aquecimento indireto do ar, utilizou-se somente lenha e uma combinação desta com palha de café. Utilizando lenha, para uma temperatura média do ar aquecido de 53 °C, o consumo médio foi de 14 kg h -1 ; no segundo teste, para uma temperatura média do ar aquecido de 61 °C, o consumo médio foi de 16 kg h -1 . Usando lenha juntamente com a palha de café, para uma temperatura média do ar aquecido de 46 °C, o consumo foi de 6 kg h -1 de palha de café e 5 kg h -1 de lenha; no segundo teste, em que a temperatura média do ar de secagem foi de 55 °C, o consumo foi de 7 kg h -1 de palha de café e 8 kg h -1 de lenha. A eficiência do sistema utilizando somente lenha variou de 63 a 67%. Ao se usar lenha juntamente com a palha de café, a eficiência do sistema variou de 60 a 66%. Apesar das perdas inerentes ao sistema, a eficiência obtida foi considerada satisfatória, apresentando-se superior às citadas para as fornalhas de fogo indireto. / A air heating system with diret and indirect air heating options was project, construction and evaluatesfor use in grains dryers, dehydratition of fruits, and vegetables which request “pure” drying air and environment heating. To evaluate the furnace with direct air heating option, whit airflow of 82,81 m 3 min -1 , were tested two fuels, firewood and combination the firewood with charcoal, evaluated this was in function of air heating temperature and effect the oscillations environmental about consumption and of the furnace thermal efficiency. The test used firewood alone the middle consumption for middle air heater temperature of 61 °C, was the 12 kg h -1 . The test used firewood with charcoal the middle consumption for middle air heater temperature of 62 °C of Charcoal and the middle consumption the firewood was the 3 kg h -1 . The furnace thermal efficiency used firewood alone was 86.5 % . Used firewood with charcoal the furnace thermal efficiency varied between 70 a 78 %. The furnace thermal presented the following characteristics : maintenance of air heater temperature, maintenancefuel feeding and combustion control. For the indirect air heating, used firewood alone and firewood with coffee husk. The test used firewood alone, for middle air heater temperature the 53°C, middle consumption was 14 kg h -1 . The second test, for middle air heater temperature the 61 °C, the middle consumption was 16 kg h -1 . Using firewood with coffee husk , for middle air heater temperature the 46 °C, the consumption was 6 kg h -1 of coffee husk and 5 kg h -1 de firewood, the second test , for middle air heater temperature the 55 °C, the consumption was 7kgh -1 of coffee husk and 8 kg h -1 de firewood. . The furnace thermal efficiency used firewood alone varied betweem 63 a 67 %. Used firewood with coffee husk the furnace thermal efficiency varied between 60 a 66 %. In nspite of the prejudic inherent of the system, the thermal efficiency was considerate satisfactory presented superior the citeds for indirect furnace fuel.

Leitos fluidizados borbulhantes (LFBs) são bem conhecidos como sistemas eficientes para transferência de energia térmica em diversas aplicações industriais. Embora muitos trabalhos reportados na literatura tenham já relatado características do rendimento térmico de trocadores de calor gás-sólido em regime de LFB, evidencia-se pouca informação sobre o projeto destes sistemas voltados à sua avaliação experimental a partir do uso de técnicas de flutuações de pressão para o monitoramento do regime fluidodinâmico. Tendo em vista esta lacuna, o presente trabalho apresenta o procedimento para o dimensionamento de um trocador de calor tipo jaqueta inserido em uma coluna de leito fluidizado borbulhante construída em escala de laboratório, bem como a análise da avaliação experimental do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede do dispositivo durante o aquecimento de água. Como garantia da operação do sistema em regime de fluidização borbulhante, incluindo ainda a exploração de condições próximas à da mínima fluidização das partículas, aplica-se o método da frequência central gaussiana como ferramenta para a detecção da desfluidização a partir de medições de flutuações de pressão. Os dados experimentais foram analisados assumindo fluxo de calor uniforme (solução de segundo tipo) ou temperatura uniforme (solução de terceiro tipo) na parede interna da jaqueta d’água. Inicialmente, testes envolvendo vazões mássicas do líquido na faixa de 1,83 ± 0,01 kg/h a 4,46 ± 0,02 kg/h, foram realizados com velocidade de fluidização na razão uo/umf igual a 4. Posteriormente, testes experimentais na vazão mássica fixa de água de 3,62 ± 0,01 kg/h, foram realizados com partículas de diâmetro médio de Sauter de 194 µm e 359 µm e com ar de fluidização alimentado em razões uo/umf de 0,5 a 4,0. Em todos os ensaios deste estudo, o regime de escoamento da água na região anular do trocador de calor foi caracterizado como laminar e termicamente em desenvolvimento. Os resultados apontaram uma variação no coeficiente de transferência de calor suspensão-parede na faixa de 169,93 ± 7,52 W/m²K a 353,28 ± 29,78 W/m²K para solução de segundo tipo, e de 191,54 ± 8,55 W/m²K a 468,43 ± 39,27 W/m²K para solução de terceiro tipo, ao utilizar temperaturas do leito de 50 ºC e 70 ºC. A análise dos dados obtidos confirma que o uso das partículas mais finas e temperaturas maiores do leito promovem o incremento no valor do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede. Adicionalmente, os resultados verificaram a presença de um valor máximo do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede na faixa de uo/umf analisada. / Bubbling fluidized beds (BFBs) are well known as efficient systems for thermal energy transfer in several industrial applications. Although many works have already pointed out the performance features of gas-solid BFB heat exchangers, more data about the design and operation of these devices are needed when using pressure fluctuation techniques for the hydrodynamics control. Considering this gap, the procedure for the design of a jacket-type heat exchanger placed in a bench scale bubbling fluidized bed column and the experimental assessment of its bed-to-wall heat transfer coefficient under several operating conditions are presented here. As a guarantee for operating the system under a bubbling fluidization regime, as well as in conditions close to the minimum fluidization, the central Gaussian frequency method is applied. By using this method, it is possible to identify the defluidization phenomenon from pressure fluctuations measurements. The experimental information was analyzed assuming uniform heat flux (solution of second type) or uniform temperature (solution of third type) in the inner wall of the water jacket. Initial tests were performed at fluidization velocity uo/umf ratio equal to 4, involving water mass flow rates in the range of 1.83 ± 0.01 kg/h to 4.46 ± 0.02 kg/h. Other experimental tests, this time involving water mass flow rate kept constant at 3.62 ± 0.01 kg/h, were carried out with particles of 194 and 359 μm in Sauter mean diameter and with fluidization air fed in uo/umf ratios changing from 0.5 to 4.0. In all tests of this study, the water flow regime in the annular region of the heat exchanger was identified as laminar and thermally developing. Results indicated that the bed-to-wall heat transfer coefficient varies in the range of 169.93 ± 7.52 W/m²K to 353.28 ± 29.78 W/m²K for the second type solution and from 191.54 ± 8.55 W/m²K to 468.43 ± 39.27 W/m²K for the third type solution, when using bed temperatures of 50 °C and 70 °C. The analysis of these results confirms that by using the finer particle or the higher bed temperature, the value of the bed-to-wall heat transfer coefficient tends to increase. In addition, results suggested that a maximum value of the bed-to-wall heat transfer coefficient can be obtained in the range of uo/umf ratio tested, which is in agree with previous works.

Leitos fluidizados borbulhantes (LFBs) são bem conhecidos como sistemas eficientes para transferência de energia térmica em diversas aplicações industriais. Embora muitos trabalhos reportados na literatura tenham já relatado características do rendimento térmico de trocadores de calor gás-sólido em regime de LFB, evidencia-se pouca informação sobre o projeto destes sistemas voltados à sua avaliação experimental a partir do uso de técnicas de flutuações de pressão para o monitoramento do regime fluidodinâmico. Tendo em vista esta lacuna, o presente trabalho apresenta o procedimento para o dimensionamento de um trocador de calor tipo jaqueta inserido em uma coluna de leito fluidizado borbulhante construída em escala de laboratório, bem como a análise da avaliação experimental do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede do dispositivo durante o aquecimento de água. Como garantia da operação do sistema em regime de fluidização borbulhante, incluindo ainda a exploração de condições próximas à da mínima fluidização das partículas, aplica-se o método da frequência central gaussiana como ferramenta para a detecção da desfluidização a partir de medições de flutuações de pressão. Os dados experimentais foram analisados assumindo fluxo de calor uniforme (solução de segundo tipo) ou temperatura uniforme (solução de terceiro tipo) na parede interna da jaqueta d’água. Inicialmente, testes envolvendo vazões mássicas do líquido na faixa de 1,83 ± 0,01 kg/h a 4,46 ± 0,02 kg/h, foram realizados com velocidade de fluidização na razão uo/umf igual a 4. Posteriormente, testes experimentais na vazão mássica fixa de água de 3,62 ± 0,01 kg/h, foram realizados com partículas de diâmetro médio de Sauter de 194 µm e 359 µm e com ar de fluidização alimentado em razões uo/umf de 0,5 a 4,0. Em todos os ensaios deste estudo, o regime de escoamento da água na região anular do trocador de calor foi caracterizado como laminar e termicamente em desenvolvimento. Os resultados apontaram uma variação no coeficiente de transferência de calor suspensão-parede na faixa de 169,93 ± 7,52 W/m²K a 353,28 ± 29,78 W/m²K para solução de segundo tipo, e de 191,54 ± 8,55 W/m²K a 468,43 ± 39,27 W/m²K para solução de terceiro tipo, ao utilizar temperaturas do leito de 50 ºC e 70 ºC. A análise dos dados obtidos confirma que o uso das partículas mais finas e temperaturas maiores do leito promovem o incremento no valor do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede. Adicionalmente, os resultados verificaram a presença de um valor máximo do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede na faixa de uo/umf analisada. / Bubbling fluidized beds (BFBs) are well known as efficient systems for thermal energy transfer in several industrial applications. Although many works have already pointed out the performance features of gas-solid BFB heat exchangers, more data about the design and operation of these devices are needed when using pressure fluctuation techniques for the hydrodynamics control. Considering this gap, the procedure for the design of a jacket-type heat exchanger placed in a bench scale bubbling fluidized bed column and the experimental assessment of its bed-to-wall heat transfer coefficient under several operating conditions are presented here. As a guarantee for operating the system under a bubbling fluidization regime, as well as in conditions close to the minimum fluidization, the central Gaussian frequency method is applied. By using this method, it is possible to identify the defluidization phenomenon from pressure fluctuations measurements. The experimental information was analyzed assuming uniform heat flux (solution of second type) or uniform temperature (solution of third type) in the inner wall of the water jacket. Initial tests were performed at fluidization velocity uo/umf ratio equal to 4, involving water mass flow rates in the range of 1.83 ± 0.01 kg/h to 4.46 ± 0.02 kg/h. Other experimental tests, this time involving water mass flow rate kept constant at 3.62 ± 0.01 kg/h, were carried out with particles of 194 and 359 μm in Sauter mean diameter and with fluidization air fed in uo/umf ratios changing from 0.5 to 4.0. In all tests of this study, the water flow regime in the annular region of the heat exchanger was identified as laminar and thermally developing. Results indicated that the bed-to-wall heat transfer coefficient varies in the range of 169.93 ± 7.52 W/m²K to 353.28 ± 29.78 W/m²K for the second type solution and from 191.54 ± 8.55 W/m²K to 468.43 ± 39.27 W/m²K for the third type solution, when using bed temperatures of 50 °C and 70 °C. The analysis of these results confirms that by using the finer particle or the higher bed temperature, the value of the bed-to-wall heat transfer coefficient tends to increase. In addition, results suggested that a maximum value of the bed-to-wall heat transfer coefficient can be obtained in the range of uo/umf ratio tested, which is in agree with previous works.

Orientadores: Reinaldo Wilson Vieira, Jorge Humberto Nicola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Resumo: A circulação extracorpórea (CEC) utiliza-se de um conjunto de máquinas, aparelhos e circuitos, associados a técnicas que permite o isolamento temporário de coração e pulmões. Estudar o comportamento do sangue dentro destes elementos utilizados pela CEC sem alterar substancialmente o seu curso requer técnicas avançadas. A Velocimetria Doppler Laser (VDL) tem se mostrado ideal para estes procedimentos por ter seus sinais de natureza óptica. Dentre as diversas reações suscitadas ao organismo pelo uso da CEC, que produzem alterações do equilíbrio fisiológico de natureza hemodinâmica, fisica e química, ressaltamos, neste estudo, as alterações fisicas geradas pelo trauma mecânico softido pelas células do sangue, principalmente as hemáceas.Objetivos: 1. Estudar e caracterizar os fluxos gerados por bombas centrífugas e de roletes. 2. Estabelecer condições ideais para estudos de turbulência e estagnação do sangue em componente passivo da circulação extracorpórea. 3. Validar a Velocimetria Doppler Laser como método de estudo de componente utilizado em circulação extracorpórea (reservatório de cardioplegia sangüínea), visando a otimização de projeto de tal componente.Material e Método: Foram realizadas medidas não invasivas de velocidades, utilizando um Velocímetro Doppler Laser, de duas dimensões em um equipamento utilizado na CEC denominado reservatório de cardioplegia sangüínea, que nada mais é que um trocador de calor casco e tubo. Utilizamos como fluido a mistura de 36% de solução de glicerina em água, por ser um fluido com características fisicas (viscosidade e densidade) equivalentes ao do sangue. A visualização foi obtida por meio de suspensão de partículas de poliamida de diâmetro de 5 _m no líquido movimentado por uma bomba centrífuga. Resultados e Conclusões : O caráter oscilante do fluxo de uma bomba de roletes é bastante significativo, enquanto que o fluxo produzido por uma bomba centrífuga é bastante constante. Isto foi possível ser verificado por medidas com o velocímetro Doppler laser. Tal resultado permite para experimentos relacionados à turbulência e estagnação em um componente de circulação extracorpórea, a eleição da bomba centrífuga como ideal. A técnica, não invasiva, de velocimetria Doppler laser, devidamente adaptada aos componentes de circulação extracorpórea, associada ainda a defmições e convenções para o fluxo de um líquido hidrodinamicamente semelhante ao sangue, se mostra ideal para estudo de turbulência e estagnação em componentes passivos da circulação extracorpórea. Observamos que não há grandes variações do perfil do escoamento dentro do reservatório de cardioplegia em função dos fluxos utilizados. Por outro lado observamos que as velocidades dentro do reservatório aumentam com o aumento do fluxo, guardando um padrão de semelhança entre as situações equivalentes para os diferentes fluxos, pois há uma pequena impedância no caminho do fluxo, o que nos dá uma idéia da localização de zonas de grande turbulência. Há também confluência de fluxo, representando uma zona de estagnação do fluido, e as demais zonas podem ser definidas como normais ou de baixa turbulência, o que valida a Velocimetria Doppler a Laser como método de estudo para otimização dos componentes descartáveis utilizados em circulação extracorpórea / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:30:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antunes_Nilson_M.pdf: 10886553 bytes, checksum: 307f8538bb6690d26bbc4fc2e77b7339 (MD5) Previous issue date: 2002 / Abstract: Introduction: Cardiopulmonary bypass ( CBP ) associates techniques that allow a temporary cardiopulmonary isolation through utilization of a set of machines, devices and circuits. Sophisticated techniques must be applied in order to study blood behavior inside cardiopulmonary bypass system without interference. The Laser Doppler Velocimetry (LDV) uses light as source for velocity measurements and therefore, appears to be the ideal method for tOOt kind of study. Among several disturbs induced by CBP that can lead to physiologic, hemodynamic, chemical and physical imbalance, physical alterations created by mechanical trauma over blood cells have received special attention on this study. Objectives: 1. To study and describe the flow generated by centrifugal and roller pumps. 2. To establish ideal conditions for the observation of blood turbulence and stagnation inside passive components of CBP. 3. To validate Laser Doppler Velocimetry as an adequate method of study for CBP components. Material and Method: A Laser Doppler Velocimeter was utilized to measure velocity in two dimensions inside blood cardioplegia reservoir, a shell and tube heat exchanger component of CBP. A blender of 36% glycerin water solution was used because of its similarity with blood. Observation was obtained through dislocation by a centrifugal pump of a 5 µm polyamide partic1es fluid suspension. Results aod Cooclusioos: Flow created by the roller pump has significant oscilattory characteristics. Flow produced by centrifugal pump is linear. The technique of Laser Doppler Velocimetry might permit comprehension of fluid drainage behavior under conditions developed on this study. These results indicate centrifugal pump as the ideal one Non-invasive Laser Doppler Velocimetry, well adapted to CPB components and associated to measure flow of hydrostatically blood-like fluid is ideal for study of fluid turbulence and stagnation inside passive CPB components. No great variations were observed on drainage profile inside cardioplegia reservoir related to type of flow employed. On the other hand, velocity inside the reservoir grew higher as flow increased, maintaining a similar pattern between equivalent situations with different flows, because there is mild impedance on the flow pathway, that leads to identification of severe turbulence zones. There have been observed, in a commercial heat exchanger, zones of flow confluence, representing flow stagnation area, and the remainder were defined as normal and low turbulence zones, which therefore attests Laser Doppler Velocimetry as a method of study for improvement of non reusable components of CBP / Mestrado / Cirurgia / Mestre em Cirurgia

Orientadores: Ênnio Peres da Silva, Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_DanielGabriel_M.pdf: 3136066 bytes, checksum: c47f35afd0cbcdaa10bf8e97d99f8270 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Ao avaliar a evolução do uso da energia pelo homem, percebe-se uma tendência à utilização de combustíveis com menos carbono e mais hidrogênio. Atualmente, observa-se um empenho pela utilização de combustíveis gasosos, como o gás natural, que possui uma relação de 4 átomos de hidrogênio para 1 átomo de carbono. Esta evolução permite estimar a utilização do hidrogênio gasoso para o futuro. Por se tratar de um vetor energético e não de uma fonte de energia, o hidrogênio precisa ser extraído de algum composto para ser utilizado. Examinando-se a literatura pertinente dos últimos anos, verifica-se que há em todo o mundo um grande esforço e uma grande expectativa quanto ao uso energético do hidrogênio em células a combustível, já que a eficiência destes equipamentos é superior à eficiência dos dispositivos tradicionais que utilizam à combustão. Sua aplicação se dá em diversos sistemas energéticos, estacionários ou móveis. Devido á exigência de elevada pureza para o hidrogênio utilizado em células a combustível do tipo PEM, a produção de hidrogênio a partir do processo de reforma de gás natural e o sistema de purificação deste hidrogênio tem sido estudado pelos principais centros de pesquisa nacionais. Por se tratar de umas das formas mais baratas para obtenção de hidrogênio para aplicação em células a combustível, o conhecimento desta tecnologia poderá conduzir à competitividade do uso energético do hidrogênio com um menor custo num menor prazo, o que a torna uma tecnologia estratégica. O objetivo geral desta dissertação é apresentar os principais processos de purificação do gás de síntese proveniente da reforma do gás natural para o fornecimento de hidrogênio com pureza suficiente para uso em células a combustível do tipo PEM e apresentar as considerações teóricas e experimentais sobre o funcionamento do sistema de purificação construído pelo Laboratório de Hidrogênio da Unicamp para desenvolvimento desta dissertação / Abstract: Evaluating the evolution of energy use by humanity it is observed a tendency to use fuels with lower carbon content and more hydrogen. Currently, there is a commitment to use fuels such as natural gas that has a ratio of 4 hydrogen atoms to 1 carbon atom. That evolution allows the estimation of gaseous hydrogen use for the future. Hydrogen is an energy vector, not an energy source, and then it must be extracted from a compound to feed fuel cells. The literature of recent years shows that there is a great effort and a huge expectation for the use of fuel cells which achieve higher efficiencies than traditional combustion devices. Fuel cells can be used in stationary, automotive or portable energy systems and its manufacturing technology has left laboratories and research centers is now being developed by companies with large investments. Since PEM fuel cells require high purity hydrogen, the hydrogen production from natural gas reforming process and the hydrogen purification systems have been studied by Brazilian research centers. Because this process is one of the cheapest methods to obtain hydrogen for use in fuel cells, the knowledge of this technology could lead to the competitive use of hydrogen energy at a lower cost in a shorter term, making it a strategic technology. The general objective of this dissertation is to present the main processes for the purification of synthesis gas from the reforming of natural gas to supply hydrogen with sufficient purity for its use in PEM fuel cells and present the theoretical and experimental considerations about the purification system built by the Hydrogen Laboratory at Unicamp for the development of this dissertation / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica