Desenvolvimento de um sistema alternativo de trocador de calor para climatização de construções agroindustriais

No manejo de animais em propriedades rurais, é necessário o desenvolvimento de equipamentos de climatização de ambientes, tais como os resfriadores evaporativos. No presente estudo, foi construído e testado um resfriador evaporativo alternativo. O sistema é composto por um circuito de circulação de água impulsionada por uma bomba hidráulica e uma rede de tubulação em PVC formadora de uma cortina de água, uma calha condutora de água e um reservatório. A temperatura e a umidade relativa foram medidas na entrada e saída do equipamento, utilizando-se de termo-higrômetro digital, no período de 28 de novembro a 14 de dezembro de 2006 (dias quentes e secos do início de verão) e entre 6 e 13 de março de 2007 (dias quentes e úmidos). Associado a um sistema de ventilação forçada, o dispositivo apresentou, em três testes, resultados que indicaram que a temperatura do ambiente pode ser reduzida na faixa de 3 a 4 ºC e com acréscimo de 10 a 12% de umidade relativa. A máxima eficiência evaporativa obtida foi de 47,6%.

Predição da incrustação em um trocador de calor baseada em redes neurais artificiais

A serious problem that affects an oil refinery s processing units is the deposition of solid particles or the fouling on the equipments. These residues are naturally present on the oil or are by-products of chemical reactions during its transport. A fouled heat exchanger loses its capacity to adequately heat the oil, needing to be shut down periodically for cleaning. Previous knowledge of the best period to shut down the exchanger may improve the energetic and production efficiency of the plant. In this work we develop a system to predict the fouling on a heat exchanger from the Potiguar Clara Camarão Refinery, based on data collected in a partnership with Petrobras. Recurrent Neural Networks are used to predict the heat exchanger s flow in future time. This variable is the main indicator of fouling, because its value decreases gradually as the deposits on the tubes reduce their diameter. The prediction could be used to tell when the flow will have decreased under an acceptable value, indicating when the exchanger shutdown for cleaning will be needed

Análise experimental e desenvolvimento de um modelo numérico simplificado para um trocador de calor compacto para resfriamento de componentes eletrônicos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Análise experimental de um trocador de calor por mudança de fase e desenvolvimento de um modelo numérico simplificado

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Projeto de trocador de calor para uma máquina de aquecimento de vidro para laminação

The object of this study is a glass heating machine for rolling process, designed in 2006 and which is manufactured regularly. By customer request it is intended to increase the production capacity of this machine. However, initial tests have shown that the existing heat exchanger cannot supply the necessary thermal energy demand. A study of the thermal characteristics of the equipment was performed in order to obtain the required information to study alternatives for expanding its capacity taking into account space limitations and the need to rationalize costs, avoiding unnecessary oversizing

Análise de um trocador de calor tipo serpentina de uma planta de hipoclorito de sódio

This study aims to analyze the capacity of a helical coil heat exchanger to reach the requested heat transfer rates by a sodium hypochlorite production process. This heat exchanger was installed in an experimental way in order to reuse a source of low-temperatures water in such a way to become a more economical alternative than the existing cooling tower. Firstly, the concepts related to the theory of heat transfer applicable to the case were introduced. Then, the mapping of the main information about the production process and the technical specification of the current cooling system equipment's was realized. Using the dimensions of the heat exchanger installed today as reference, the calculations for determining the ideal length of the coil to different flows of hot fluid were performed. Finally, it was concluded that the heat exchanger currently employed does not provide heat transfer rates required for the maximum flow rate value supported by the cooling tower

APR e FMEA em trocador de calor de bomba

The modernization of the world made the speed, accuracy and reliability of all existing processes become increasingly necessary. For this evolution to occur every day, the evolution of the equipment was strategic, but not as much as needed. It is necessary for such equipment to ensure its function and, in case of failure, an early diagnosis to prevent loss. Therefore the evolution of maintainability and reliability in equipment is also paramount. Thus, the growth of forms of maintenance was driven by this scenario, forming maintenance philosophies. Among many, there is the RCM, which have its focus on the identification, parameters development and performance preview. One of those methodologies from this idea is the FMEA, process that has been studied and implemented this work, aiming the anticipation of failure modes and guidance for the use of a heat exchanger and a pump. This implementation has the aid of another process of RCM, the PHA, which was also shown and implemented, these results being used to start the FMEA process. The results show the activities with the highest chance of failure, presenting also the measures to be taken to avoid or minimize them. It is shown, in this paper, concern with the valves because they maintain control and system security, and its flaws related to accidents with possible danger to people and the whole system, emphasizing the priority of action

Projeto de trocador de calor para uma máquina de aquecimento de vidro para laminação

The object of this study is a glass heating machine for rolling process, designed in 2006 and which is manufactured regularly. By customer request it is intended to increase the production capacity of this machine. However, initial tests have shown that the existing heat exchanger cannot supply the necessary thermal energy demand. A study of the thermal characteristics of the equipment was performed in order to obtain the required information to study alternatives for expanding its capacity taking into account space limitations and the need to rationalize costs, avoiding unnecessary oversizing

Análise de um trocador de calor tipo serpentina de uma planta de hipoclorito de sódio

This study aims to analyze the capacity of a helical coil heat exchanger to reach the requested heat transfer rates by a sodium hypochlorite production process. This heat exchanger was installed in an experimental way in order to reuse a source of low-temperatures water in such a way to become a more economical alternative than the existing cooling tower. Firstly, the concepts related to the theory of heat transfer applicable to the case were introduced. Then, the mapping of the main information about the production process and the technical specification of the current cooling system equipment's was realized. Using the dimensions of the heat exchanger installed today as reference, the calculations for determining the ideal length of the coil to different flows of hot fluid were performed. Finally, it was concluded that the heat exchanger currently employed does not provide heat transfer rates required for the maximum flow rate value supported by the cooling tower

APR e FMEA em trocador de calor de bomba

The modernization of the world made the speed, accuracy and reliability of all existing processes become increasingly necessary. For this evolution to occur every day, the evolution of the equipment was strategic, but not as much as needed. It is necessary for such equipment to ensure its function and, in case of failure, an early diagnosis to prevent loss. Therefore the evolution of maintainability and reliability in equipment is also paramount. Thus, the growth of forms of maintenance was driven by this scenario, forming maintenance philosophies. Among many, there is the RCM, which have its focus on the identification, parameters development and performance preview. One of those methodologies from this idea is the FMEA, process that has been studied and implemented this work, aiming the anticipation of failure modes and guidance for the use of a heat exchanger and a pump. This implementation has the aid of another process of RCM, the PHA, which was also shown and implemented, these results being used to start the FMEA process. The results show the activities with the highest chance of failure, presenting also the measures to be taken to avoid or minimize them. It is shown, in this paper, concern with the valves because they maintain control and system security, and its flaws related to accidents with possible danger to people and the whole system, emphasizing the priority of action

Análise teórico experimental dos evaporadores de uma bomba de calor

Faz-se um estudo da construção de uma bomba de calor residencial de baixo custo utilizando um condicionador de ar do tipo janela. Com tal equipamento operando fora das condições de projeto é preciso fazer uma avaliação das novas condições de operação, onde os evaporadores passam a ser objetivo de estudo do presente trabalho. A análise foi conduzida de duas formas. Uma tomada de dados experimental, feita em duas épocas distintas do ano, nas condições mais severas de consumo, no inverno, e nas condições mais severas de temperatura, no verão. A outra, uma análise teórica, gerando dados que podem ser comparados com a literatura. Inicialmente, é feita uma avaliação do coeficiente de performance visando a competitividade do equipamento no que tange o custo operacional. Como objetivo principal é avaliada a troca de calor nos evaporadores e os parâmetros que a influenciam, bem como o comportamento do fluido refrigerante na entra e saída. Foi preciso desenvolver uma metodologia para trocadores aletados que apresentam mudança de fase já que esta não é vista com facilidade na literatura. Faz-se uso do método NUT e- , que é adaptado de forma a ser função somente dos dados psicrométricos do ar. Para a efetividade média externa e o coeficiente de convecção externo é utilizada a metodologia desenvolvida por Schmidt em 1949 Como resultados, observou-se que o coeficiente de performance fica na faixa dos equipamentos comercias (2,6 na média anual) e o custo operacional é competitivo com o uso do gás liquefeito de petróleo, em aquecedores de passagem. A efetividade do trocador e o coeficiente de convecção externo apresentam um valor baixo, atribuído a grande área de troca de calor externa. O coeficiente de contato, apresenta um valor alto se comparado ao coeficiente de convecção externo. Quanto ao fluido refrigerante, este apresenta condições normais nas saídas dos evaporadores e título baixo na entrada de um dos evaporadores. Também é observado que um dos evaporadores apresenta baixo uso efetivo, sendo o problema atribuído a baixa vazão de refrigerante.

Integração energética da rede de trocadores de calor em extração por solvente para a produção de farelo branco de soja

A síntese de redes de trocadores de calor foi muito bem estudada pela comunidade científica nos últimos trinta anos, porém, o desenvolvimento de métodos e a melhoria dos já existentes sempre foram o foco principal da grande maioria dos autores. São poucos os trabalhos que aplicam qualquer uma das metodologias a situações reais e discorrem sobre as dificuldades encontradas - provavelmente porque as empresas não têm interesse em tornar público os resultados obtidos. Este trabalho aplica a metodologia do ponto de estrangulamento na nova fábrica de farelo branco do Parque Industrial de Esteio e, portanto, pode servir como um guia prático aos profissionais que desejem fazer o mesmo em outras plantas industriais. Esta dissertação sintetiza duas redes de trocadores de calor para a fábrica de farelo branco de Esteio, levando em consideração as condições econômicas e os custos de equipamento e de montagem no Brasil. A primeira rede estabelecida é baseada em aproveitamentos térmicos utilizados pelos fabricantes e pelas empresas que dominam a tecnologia de extração de óleos vegetais, já a segunda rede sintetizada utiliza a metodologia do ponto de estrangulamento. Os dois resultados obtidos são bastante viáveis economicamente, sendo que a rede sintetizada pelo ponto de estrangulamento é mais econômica. O Valor Presente Líquido é utilizado como critério de cálculo de viabilidade das duas redes. Foi demonstrado que para a realidade brasileira este critério é mais adequado que o Custo Total Anualizado. A flexibilidade da rede produzida pelo método do ponto de estrangulamento foi avaliada de maneira preliminar por simulação e tabelas de sensibilidade. O resultado obtido é robusto na posta em marcha e quando a planta é submetida a variações no extrator - situações que produzem distúrbios importantes e freqüentes. A aplicação da metodologia do ponto de estrangulamento na integração energética da fábrica de farelo branco confirmou a simplicidade do método e a sua forte interação com o engenheiro de processos. O Rio Grande do Sul tem muito a ganhar se esta metodologia for disseminada nas universidades e nas empresas que compõe o parque industrial do estado.

Modelagem do escoamento e da transferência de calor ao longo de tubos capilares não adiabáticos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação experimental de eficiência térmica de um recuperador de calor e caldeira em um sistema de cogeração

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB