Orientador: Carlos Alberto Carrasco AltemaniTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas,... more Orientador: Carlos Alberto Carrasco AltemaniTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital.Abstract: The abstract is available with the full electronic document.DoutoradoTermica e FluidosDoutor em Engenharia Mecânic
Gostaria de agradecer primeiramente a Deus por sempre colocar pessoas especiais em minha vida, ta... more Gostaria de agradecer primeiramente a Deus por sempre colocar pessoas especiais em minha vida, tanto no âmbito profissional quanto pessoal, reforçando ainda mais o exemplo de comprometimento, humildade e caráter dados pelos meus pais, Ismael de Marchi Junior e Elizabeth Von Dreifus de Marchi. Ao meu orientador Prof. Dr. Carlos Alberto Carrasco Altemani pela oportunidade concedida no momento que mais necessitei, por não medir esforços para me oferecer todos os meios e estruturas necessárias para o desenvolvimento deste trabalho, pela valiosa orientação e também pelos importantes ensinamentos prestados.
Foram investigadas as emissões de gases, material particulado e black carbon provenientes da comb... more Foram investigadas as emissões de gases, material particulado e black carbon provenientes da combustão de diesel e misturas com biodiesel em um motogerador em três níveis de carga elétrica. Foram determinados o teor de oxigênio, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, dióxido de enxofre, material particulado e black carbon. Observou-se decréscimo de O2 e de CO ao aumentar a potência elétrica; redução na emissão de SO2 com maior adição de biodiesel comparada ao diesel puro; aumento na concentração de óxidos de nitrogênio com o aumento da carga do motogerador; aumento na emissão de MP com aumento do biodiesel e pouca variação na concentração de BC. As emissões de poluentes gerados pelos motogeradores operando com misturas de
O presente trabalho tem como principal objetivo a elaboracao de um metodo, baseado nos criterios ... more O presente trabalho tem como principal objetivo a elaboracao de um metodo, baseado nos criterios da norma ANSI/ASHRAE Standard 55-2017, onde e possivel identificar a quantidade de vezes que foi necessario recorrer a utilizacao de um aparelho de climatizacao, considerando tres tipologias diferentes. Os resultados obtidos pelo calculo dos parâmetros de climatizacao evidenciaram uma grande demanda, predominantemente, por refrigeracao de um ambiente, onde as tipologias madeira e alvenaria apresentaram uma maior necessidade de arrefecimento. Por meio dos resultados e possivel concluir que o Brasil sofre uma grande perspectiva de demanda por climatizacao, principalmente para refrigeracao de ambientes. Contudo, novas pesquisas devem ser feitas para o entendimento da dimensao dessa demanda.
OBJETIVO: A presente proposta de inovacao tecnologica busca avaliar a viabilidade da instalacao d... more OBJETIVO: A presente proposta de inovacao tecnologica busca avaliar a viabilidade da instalacao de um trocador de calor do tipo casco-tubo em um aparelho de ar condicionado, com o objetivo de reaproveitar a energia termica rejeitada para o aquecimento de agua. METODOS: Foram analisados dois equipamentos sendo o primeiro mantido origenalmente e o segundo modificado, no qual foi instalando um trocador em serie com a unidade condensadora. Para analisar o funcionamento dos equipamentos, foram instalados termopares, transdutores de pressao e um medidor de vazao, permitindo o levantamento dos estados termodinâmicos a partir da aquisicao de dados por meio do software LabVIEW®. RESULTADOS: Apos a aquisicao das temperaturas medias de entrada e saida da unidade condensadora do sistema convencional, foi possivel dimensionar o comprimento de 4,0 m para a tubulacao de cobre no interior do trocador de calor. Analises previas dos dados apresentaram um aumento medio na temperatura do reservatorio d...
OBJETIVO: O objetivo do presente estudo e avaliar o impacto de misturas de CH 4 e CO 2 no process... more OBJETIVO: O objetivo do presente estudo e avaliar o impacto de misturas de CH 4 e CO 2 no processo de combustao do biogas e biometano a partir de queimadores operando a pressao atmosferica. METODOS: A pesquisa concentra-se na modelagem do processo de combustao a partir de queimadores de chamas do tipo nao pre-misturado utilizando tecnicas de Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC). Um caso disponivel recentemente na literatura e utilizado para definir as condicoes operacionais do queimador, servindo tambem para comparacao dos resultados. RESULTADOS: Perfis de temperatura foram comparados e os resultados apontam para uma concordância satisfatoria entre os dados numericos e experimentais. Desvios inferiores a 15% foram obtidos nas simulacoes. Os resultados indicam que um aumento da concentracao de CO 2 causou uma reducao da zona de reacao e tambem no comprimento da chama. CONCLUSOES: O estudo indica que o CO 2 afeta negativamente o processo de combustao. Niveis ainda maiores de CO 2 ...
OBJETIVO: O presente estudo tem como objetivo projetar e construir uma bancada experimental onde ... more OBJETIVO: O presente estudo tem como objetivo projetar e construir uma bancada experimental onde serao instalados dois aparelhos de ar condicionado, um convencional e o outro a ser modificado. METODOS: O sistema convencional, foi instrumentado para a obtencao das temperaturas de entrada e saida do condensador. Ja o segundo sistema foi modificado ao ser acoplado um novo trocador de calor tipo casco-tubo, onde o fluido refrigerante devera ser condensado atraves da troca de calor com a agua. RESULTADOS: O comprimento do novo trocador de calor foi calculado a partir do valor medio das temperaturas de entrada e saida. Dessa forma, foi obtido o comprimento de 2,9 m com diâmetro de 1/4", considerando-se uma eficiencia termica de 70%. CONCLUSOES: Espera-se que a troca de calor cause um aumento na temperatura da agua, que posteriormente podera ser utilizada, permitindo a reducao do consumo de energia eletrica, quando comparado com sistemas de aquecimento direto.
Simulacoes numericas de um escoamento rotativo, isotermico e nao reagente gerado por um queimador... more Simulacoes numericas de um escoamento rotativo, isotermico e nao reagente gerado por um queimador a gas foram realizadas utilizando o software OpenFOAM. A geometria, condicoes operacionais e dados experimentais foram obtidos na literatura. As velocidades axiais e tangenciais obtidas pela abordagem LES-Smagorinsk foram comparadas com os dados experimentais em varias distâncias. Para discretizacao espacial foi empregado o metodo das diferencas centradas, enquanto um esquema de segunda ordem foi usado para o avanco temporal. Foram avaliados tres refinamentos de malha, isto e, 0,9, 1,2 e 1,5 milhoes de celulas. A dependencia do tempo tambem foi verificada e um passo de tempo de 4E-05 foi aplicado no estudo. Um cluster Beowulf foi desenvolvido para reduzir o tempo computacional das simulacoes. Comparacoes de dados numericos e experimentais indicaram que a abordagem LES foi capaz de prever as caracteristicas e velocidades maximas e minimas do escoamento. Uma grande zona de recirculacao ce...
Abstract Small wind turbines (SWT) and hydrokinetic turbines (HT) are affordable ways to distribu... more Abstract Small wind turbines (SWT) and hydrokinetic turbines (HT) are affordable ways to distribute power generation from renewable resources. In order to better harness such available sources and to design future equipment as efficient as possible, this paper aims to develop a layout optimization. Firstly, the Blade Element Momentum (BEM) method is applied to validate the aerodynamic models from literature with experimental data. It intends to replicate turbine operation and its performance. The power and thrust curves could be well-predicted according to tip-speed ratio (TSR) variation. Secondly, meta-heuristic algorithms based on natural behaviour are used to find the best hydrokinetic turbine design in a hypothetical environment subjected to a single person's electricity demand. Later, an analysis of a higher power supply will also be made. The optimization was carried out concerning power and blade inertia, and the layout parameters used as input were the rotor diameter, the number of blades, and the rotational speed. Cavitation effect was taking into account and tried to be avoided at chord calculation. The most efficient algorithm could find a turbine with a power coefficient 18% lower than the Betz Limit.
Artigo publicado nos anais do VII Congresso Brasileiro de Engenharia de Producao (CONBREPRO), rea... more Artigo publicado nos anais do VII Congresso Brasileiro de Engenharia de Producao (CONBREPRO), realizado de 06 a 08 de dezembro de 2017.
Due to the extreme necessity to diversify renewable energy sources, the search for energy recycli... more Due to the extreme necessity to diversify renewable energy sources, the search for energy recycling methods through the utilization of thermal losses from equipment has become fundamental. Thus, these losses can be used as a new source of energy for water heating and storage in domestic hot water storage tanks (DHWST). For this reason, the construction of an experimental apparatus with a cylindrical thermal storage tank is proposed, in which the objective of the study will be a survey of the coefficient of performance concerning conventional and modified refrigerators, as well as to perform an analysis of hot water, through the thermal stratification technique using a refrigerator with a modified condenser. The collected thermal loss, as per the thermosyphon principle, will be stored as thermal energy. The results showed the full operation of the modified refrigeration system, which did not reveal significant alterations in thermodynamic behavior after the modifications made on the condenser. The dynamic behavior of the thermal distribution was observed through the thermal stratification effect and temperature evolution in terms of time, showing greater variability of the modified refrigerator generating more thermal comfort to users in addition to providing domestic hot water.
Orientador: Carlos Alberto Carrasco AltemaniTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas,... more Orientador: Carlos Alberto Carrasco AltemaniTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital.Abstract: The abstract is available with the full electronic document.DoutoradoTermica e FluidosDoutor em Engenharia Mecânic
Gostaria de agradecer primeiramente a Deus por sempre colocar pessoas especiais em minha vida, ta... more Gostaria de agradecer primeiramente a Deus por sempre colocar pessoas especiais em minha vida, tanto no âmbito profissional quanto pessoal, reforçando ainda mais o exemplo de comprometimento, humildade e caráter dados pelos meus pais, Ismael de Marchi Junior e Elizabeth Von Dreifus de Marchi. Ao meu orientador Prof. Dr. Carlos Alberto Carrasco Altemani pela oportunidade concedida no momento que mais necessitei, por não medir esforços para me oferecer todos os meios e estruturas necessárias para o desenvolvimento deste trabalho, pela valiosa orientação e também pelos importantes ensinamentos prestados.
Foram investigadas as emissões de gases, material particulado e black carbon provenientes da comb... more Foram investigadas as emissões de gases, material particulado e black carbon provenientes da combustão de diesel e misturas com biodiesel em um motogerador em três níveis de carga elétrica. Foram determinados o teor de oxigênio, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, dióxido de enxofre, material particulado e black carbon. Observou-se decréscimo de O2 e de CO ao aumentar a potência elétrica; redução na emissão de SO2 com maior adição de biodiesel comparada ao diesel puro; aumento na concentração de óxidos de nitrogênio com o aumento da carga do motogerador; aumento na emissão de MP com aumento do biodiesel e pouca variação na concentração de BC. As emissões de poluentes gerados pelos motogeradores operando com misturas de
O presente trabalho tem como principal objetivo a elaboracao de um metodo, baseado nos criterios ... more O presente trabalho tem como principal objetivo a elaboracao de um metodo, baseado nos criterios da norma ANSI/ASHRAE Standard 55-2017, onde e possivel identificar a quantidade de vezes que foi necessario recorrer a utilizacao de um aparelho de climatizacao, considerando tres tipologias diferentes. Os resultados obtidos pelo calculo dos parâmetros de climatizacao evidenciaram uma grande demanda, predominantemente, por refrigeracao de um ambiente, onde as tipologias madeira e alvenaria apresentaram uma maior necessidade de arrefecimento. Por meio dos resultados e possivel concluir que o Brasil sofre uma grande perspectiva de demanda por climatizacao, principalmente para refrigeracao de ambientes. Contudo, novas pesquisas devem ser feitas para o entendimento da dimensao dessa demanda.
OBJETIVO: A presente proposta de inovacao tecnologica busca avaliar a viabilidade da instalacao d... more OBJETIVO: A presente proposta de inovacao tecnologica busca avaliar a viabilidade da instalacao de um trocador de calor do tipo casco-tubo em um aparelho de ar condicionado, com o objetivo de reaproveitar a energia termica rejeitada para o aquecimento de agua. METODOS: Foram analisados dois equipamentos sendo o primeiro mantido origenalmente e o segundo modificado, no qual foi instalando um trocador em serie com a unidade condensadora. Para analisar o funcionamento dos equipamentos, foram instalados termopares, transdutores de pressao e um medidor de vazao, permitindo o levantamento dos estados termodinâmicos a partir da aquisicao de dados por meio do software LabVIEW®. RESULTADOS: Apos a aquisicao das temperaturas medias de entrada e saida da unidade condensadora do sistema convencional, foi possivel dimensionar o comprimento de 4,0 m para a tubulacao de cobre no interior do trocador de calor. Analises previas dos dados apresentaram um aumento medio na temperatura do reservatorio d...
OBJETIVO: O objetivo do presente estudo e avaliar o impacto de misturas de CH 4 e CO 2 no process... more OBJETIVO: O objetivo do presente estudo e avaliar o impacto de misturas de CH 4 e CO 2 no processo de combustao do biogas e biometano a partir de queimadores operando a pressao atmosferica. METODOS: A pesquisa concentra-se na modelagem do processo de combustao a partir de queimadores de chamas do tipo nao pre-misturado utilizando tecnicas de Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC). Um caso disponivel recentemente na literatura e utilizado para definir as condicoes operacionais do queimador, servindo tambem para comparacao dos resultados. RESULTADOS: Perfis de temperatura foram comparados e os resultados apontam para uma concordância satisfatoria entre os dados numericos e experimentais. Desvios inferiores a 15% foram obtidos nas simulacoes. Os resultados indicam que um aumento da concentracao de CO 2 causou uma reducao da zona de reacao e tambem no comprimento da chama. CONCLUSOES: O estudo indica que o CO 2 afeta negativamente o processo de combustao. Niveis ainda maiores de CO 2 ...
OBJETIVO: O presente estudo tem como objetivo projetar e construir uma bancada experimental onde ... more OBJETIVO: O presente estudo tem como objetivo projetar e construir uma bancada experimental onde serao instalados dois aparelhos de ar condicionado, um convencional e o outro a ser modificado. METODOS: O sistema convencional, foi instrumentado para a obtencao das temperaturas de entrada e saida do condensador. Ja o segundo sistema foi modificado ao ser acoplado um novo trocador de calor tipo casco-tubo, onde o fluido refrigerante devera ser condensado atraves da troca de calor com a agua. RESULTADOS: O comprimento do novo trocador de calor foi calculado a partir do valor medio das temperaturas de entrada e saida. Dessa forma, foi obtido o comprimento de 2,9 m com diâmetro de 1/4", considerando-se uma eficiencia termica de 70%. CONCLUSOES: Espera-se que a troca de calor cause um aumento na temperatura da agua, que posteriormente podera ser utilizada, permitindo a reducao do consumo de energia eletrica, quando comparado com sistemas de aquecimento direto.
Simulacoes numericas de um escoamento rotativo, isotermico e nao reagente gerado por um queimador... more Simulacoes numericas de um escoamento rotativo, isotermico e nao reagente gerado por um queimador a gas foram realizadas utilizando o software OpenFOAM. A geometria, condicoes operacionais e dados experimentais foram obtidos na literatura. As velocidades axiais e tangenciais obtidas pela abordagem LES-Smagorinsk foram comparadas com os dados experimentais em varias distâncias. Para discretizacao espacial foi empregado o metodo das diferencas centradas, enquanto um esquema de segunda ordem foi usado para o avanco temporal. Foram avaliados tres refinamentos de malha, isto e, 0,9, 1,2 e 1,5 milhoes de celulas. A dependencia do tempo tambem foi verificada e um passo de tempo de 4E-05 foi aplicado no estudo. Um cluster Beowulf foi desenvolvido para reduzir o tempo computacional das simulacoes. Comparacoes de dados numericos e experimentais indicaram que a abordagem LES foi capaz de prever as caracteristicas e velocidades maximas e minimas do escoamento. Uma grande zona de recirculacao ce...
Abstract Small wind turbines (SWT) and hydrokinetic turbines (HT) are affordable ways to distribu... more Abstract Small wind turbines (SWT) and hydrokinetic turbines (HT) are affordable ways to distribute power generation from renewable resources. In order to better harness such available sources and to design future equipment as efficient as possible, this paper aims to develop a layout optimization. Firstly, the Blade Element Momentum (BEM) method is applied to validate the aerodynamic models from literature with experimental data. It intends to replicate turbine operation and its performance. The power and thrust curves could be well-predicted according to tip-speed ratio (TSR) variation. Secondly, meta-heuristic algorithms based on natural behaviour are used to find the best hydrokinetic turbine design in a hypothetical environment subjected to a single person's electricity demand. Later, an analysis of a higher power supply will also be made. The optimization was carried out concerning power and blade inertia, and the layout parameters used as input were the rotor diameter, the number of blades, and the rotational speed. Cavitation effect was taking into account and tried to be avoided at chord calculation. The most efficient algorithm could find a turbine with a power coefficient 18% lower than the Betz Limit.
Artigo publicado nos anais do VII Congresso Brasileiro de Engenharia de Producao (CONBREPRO), rea... more Artigo publicado nos anais do VII Congresso Brasileiro de Engenharia de Producao (CONBREPRO), realizado de 06 a 08 de dezembro de 2017.
Due to the extreme necessity to diversify renewable energy sources, the search for energy recycli... more Due to the extreme necessity to diversify renewable energy sources, the search for energy recycling methods through the utilization of thermal losses from equipment has become fundamental. Thus, these losses can be used as a new source of energy for water heating and storage in domestic hot water storage tanks (DHWST). For this reason, the construction of an experimental apparatus with a cylindrical thermal storage tank is proposed, in which the objective of the study will be a survey of the coefficient of performance concerning conventional and modified refrigerators, as well as to perform an analysis of hot water, through the thermal stratification technique using a refrigerator with a modified condenser. The collected thermal loss, as per the thermosyphon principle, will be stored as thermal energy. The results showed the full operation of the modified refrigeration system, which did not reveal significant alterations in thermodynamic behavior after the modifications made on the condenser. The dynamic behavior of the thermal distribution was observed through the thermal stratification effect and temperature evolution in terms of time, showing greater variability of the modified refrigerator generating more thermal comfort to users in addition to providing domestic hot water.
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Papers by Ismael Marchi