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Previous issue date: 2016-07-29 / Human society in general, and Brazil in particular, face severe scenarios, from
restricted energy supply to climate change and other challenges for a sustainable
future. Thus renewable energy alternatives offering lower environmental and social
impacts such as solar energy are subjects of special interest. The present work
refers to this challenging picture. As a way to apply renewable energy, solid
adsorption air conditioning favors energy security and contributes to the mitigation
of greenhouse gases due to the lower dependency in regard to primary energy. It
allows to a reduction on demand peaks, and to a natural adjustment between
supply and demand levels. Moreover, the materials used in such systems present
low environmental impact, especially the refrigerant fluid: water, abundant in
nature and non-toxic. The general objective of this work is the development of an
experimental chiller using local technology, resulting in a state-of-the-art
performance level. Specific objectives include the development of a representative
model for the adsorber, the comparison of adsorption kinetics between two
fractions of silica gel, the evaluate how specific heat and mass diffusion influence
the chiller performance. The numerical model contributions are related to the use
of specific heat of the adsorbed phase, and mass diffusion for cycle
characterization. The model resulted representative of the experimental behavior.
COP was found to be 0,53 and SCP is 68 W/kg for 2.0 mm beads. These values
are comparable or higher to the ones reported in literature for silica gel in loose
grains. The use of a crushed silica gel of smaller size (026 mm) resulted in lower
level of performance, which is probably due to the reduction of porosity after
crushing. / A humanidade em geral, e o Brasil em particular, enfrentam duros cenários de
restrição de energia, mudanças climáticas e outros desafios para um futuro
sustentável. Assim, alternativas de energia renovável, de menor impacto
ambiental e social, como a energia solar, se tornam objeto de especial interesse.
É dentro desse quadro desafiador que se insere o presente trabalho. Como
aplicação de energia renovável, a climatização a adsorção se configura como
fator de segurança energética e contribui para a mitigação das emissões de gases
efeito estufa, ao reduzir a dependência de energia primária. Conduz à redução de
picos de demanda, e apresenta um ajuste natural entre demanda e oferta. Além
disso, os materiais utilizados são de baixo impacto ambiental, especialmente o
refrigerante: a água, abundante na natureza e atóxica. O objetivo geral do
presente trabalho é desenvolver um chiller experimental com tecnologia nacional
que permita atingir níveis de desempenho comparáveis ao estado da arte. Os
objetivos específicos são: desenvolver um modelo representativo para o reator
adsortivo, comparar a cinética de adsorção em duas granulometrias de sílica gel,
e estudar a influência do calor específico e da difusão de massa. O modelo
numérico trouxe como contribuições originais considerar o calor específico da
fase adsorvida e a difusão de massa para caracterização do ciclo. O modelo
resultou representativo do comportamento verificado experimentalmente. Foram
obtidos COP de 0,53 e SCP de 68 W/kg para partículas de adsorvente de 2,0 mm,
valores comparáveis ou superiores aos registrados na literatura para sílica gel em
grãos soltos. A fração de granulometria menor (0,26 mm) teve desempenho
inferior, provavelmente devido à redução de porosidade após britagem.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/8957 |
| Date | 29 July 2016 |
| Creators | Vodianitskaia, Paulo José |
| Contributors | Gurgel, José Maurício |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, UFPB, Brasil, Engenharia Mecânica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 3562149281793654633, 600, 600, 600, 5792267035407506340, -6956026795191561793 |
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