Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:52:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Com o aumento do volume de petróleo produzindo no Brasil é necessária a busca de novas tecnologias para que os processos se tornem mais eficientes e propiciem a redução do consumo de energia. Uma das propostas é o estudo térmico de uma unidade de destilação que possui uma configuração inovadora, sendo assistida pela tecnologia semelhante à aplicada em tubos de calor e termossifões. Estudos preliminares mostraram que uma variação longitudinal na temperatura da parede do tubo de destilação, contribui para a redução da altura da coluna, e também na eficiência energética do dispositivo. O objetivo do presente trabalho é o estudo teórico e experimental de um sistema de controle térmico para unidade de destilação pelicular, assistida por uma câmara de vapor. Para a obtenção de um perfil de temperatura que atenda esta configuração foi utilizada gases não-condensável dentro da câmara de vapor. Um modelo matemático simplificado, baseado na equação da difusão mássica entre espécies químicas envolvidas, foi proposto para inferir a distribuição da fração molar das espécies e a temperatura do fluido condensado no interior da câmara de vapor. Um protótipo de vidro foi construído para a visualização do fenômeno bifásico de transferência de calor que ocorre dentro da câmara de vapor, bem como para avaliar os resultados obtidos do modelo matemático. Ensaios experimentais foram executados simulando a película de fluido a ser destilado através de um escoamento anular de água, com vazão controlada, para diferentes níveis de potência e temperatura aplicados sobre o sistema. Os resultados experimentais, bem como os resultados modelo analítico, indicaram que é possível obter um perfil de temperatura ao longo da câmara de vapor, com a inserção de ar como gás não-condensáveis. / With the increasing rate of petroleum extraction in Brazil, it is necessary to find new technologies to make the processes more efficient and also energy efficient. One of the proposals is the thermal study of a distillation unit which contains an innovative configuration with heat pipe and thermosyphon techonologies. Preliminary studies showed that the variation of the longitudinal wall temperature of the distillation tube contributes to reduce the height of the column, and also to improve the energetic efficience of the device. The objective of the present work is the theoretical and experimental studies of a thermal control system for a pelicular disttilation unit, aided by a vapor chamber in order to obtain a temperature profile to suit this configuration non condensible gases were applied inside the vapor chamber. A simplified mathematical model, based on the diffusion equation for the mass of the chemical components is proposed to determine the molar distribution of the species and the temperature profile of the condensed working fluid in the interior of the vapor chamber. A glass-type prototype was built for the visualization of the two-phase heat transfer phenomena which occurs in the vapor chamber, as well as to compare the mathematical models. Experimental tests were performed with an annular water flow to simulate the liquid film to be distilled, and different power and temperature levels applied on the system. The experimental results as well the analytical results show that it is possible to obtain a temperature profile over the vapor chamber, with the intersection of the air as a non-condensable gas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/94045 |
| Date | 25 October 2012 |
| Creators | Tavares, Estevan Grosch |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Mantelli, Márcia Barbosa Henriques, Milanez, Kênia Warmling |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | xx, 139 p.| il., tabs., grafs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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