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Previous issue date: 2015-12-23 / FAPERGS - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / Este trabalho apresenta um estudo teórico e experimental de um trocador de calor geotérmico, tipo helicoidal água-solo, para uso como condensador em um sistema de ar condicionado. Para o experimento foi construída uma bancada composta basicamente por um reservatório térmico, uma bomba d’água, medidor de vazão, um trocador de calor com serpentina tipo helicoidal com comprimento e diâmetro de 3 e 0,27 m, respectivamente e enterrado verticalmente no solo no sentido do comprimento. Foi utilizado um sistema de aquisição de dados conectado a um computador para monitorar sete sensores de temperatura: quatro para o trocador e três para a sonda térmica de medição das temperaturas do solo em três profundidades. Os resultados obtidos com o experimento foram utilizados para obtenção da condutividade térmica do solo e, posteriormente, utilizados na comparação com o modelo teórico, elaborado no software EES. A diferença entre os resultados medidos da taxa de transferência de calor e o resultado calculado ficou em torno de 1%. O modelo também foi utilizado para analisar alguns exemplos como calcular a altura necessária do trocador de calor para atender uma determinada demanda de potência térmica para o caso de substituição do condensador de um sistema de ar condicionado. Para isso foram utilizados os dados de um aparelho de ar condicionado tipo Split, com capacidade de refrigeração de 3,52 kW (12.000 Btu/h) para analisar o comportamento do trocador com diferentes condições de projeto, chegando-se a uma profundidade calculada de 37,11 metros para atender a esta demanda. / This work presents a theoretical and experimental study of a coil-type geothermal heat exchanger, water-soil, for use as condenser in an air conditioning system. An experimental bench was constructed to analyses the heat exchanger performance. This experimental facility consists of a thermal reservoir, a water pump and flow meter, a helical heat exchanger with length and diameter of 3 m and 0.27, respectively and buried vertically at this depth. During the experiments were monitored the temperatures in seven points: four in the heat exchanger and three for measuring the soil temperatures at three different depths. The results obtained with the experiments were used to obtain the thermal conductivity of the soil. The same data were used to validated the theoretical model that was implemented in the EES platform. The difference between the measured heat transfer rate and the theoretical results was about 1%. The model was also used to determine the required length of the heat exchanger to suit a particular thermal power demand for the replacement of a condenser of an air conditioning system. For this, we used the data from a split type air conditioning unit, with a condenser thermal capacity of 3,52 kW, and to analyze the behavior of the heat exchanger with various design conditions, coming to a calculated depth 37.11 meters to meet this demand.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.jesuita.org.br:UNISINOS/5819 |
| Date | 23 December 2015 |
| Creators | Martins, William Marques |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/9129454582576885, Wander, Paulo Roberto, Macagnan, Mario Henrique |
| Publisher | Universidade do Vale do Rio dos Sinos, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Unisinos, Brasil, Escola Politécnica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNISINOS, instname:Universidade do Vale do Rio dos Sinos, instacron:UNISINOS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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