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Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica Submitted by Isabel Melo (imelo@sa.isel.pt) on 2021-10-11T13:15:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 24122374 bytes, checksum: 7162dcbd3e428e149e5ace4faedbcd77 (MD5) Made available in DSpace on 2021-10-11T13:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 24122374 bytes, checksum: 7162dcbd3e428e149e5ace4faedbcd77 (MD5) Previous issue date: 2021-09 info:eu-repo/semantics/publishedVersion

Submitted by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2016-03-22T11:17:25Z No. of bitstreams: 1 DM_FernandoBarrias_2015_MEESEE.pdf: 4965220 bytes, checksum: e57e35b7636d3f73d1dd0063ee6d205a (MD5) Approved for entry into archive by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2016-03-22T11:20:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DM_FernandoBarrias_2015_MEESEE.pdf: 4965220 bytes, checksum: e57e35b7636d3f73d1dd0063ee6d205a (MD5) Made available in DSpace on 2016-03-22T11:20:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_FernandoBarrias_2015_MEESEE.pdf: 4965220 bytes, checksum: e57e35b7636d3f73d1dd0063ee6d205a (MD5) Previous issue date: 2015

Orientadores: Bárbara Janet Teruel Mederos, Luiz Antônio Rossi Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: Este trabalho teve como objetivo propor uma nova configuração para melhorar a distribuição do ar no interior de câmaras refrigeradas (frigoríficas), a fim de minimizar zonas de diferentes temperaturas. Com esse intuito, um instrumento de CFD foi usado (OpenFOAM), a fim de simular duas configurações de distribuição de ar no interior de câmaras de refrigeração. Dois protótipos experimentais foram montados com a finalidade de analisar a distribuição da temperatura do ar com as configurações propostas. Os resultados destas medidas foram comparadas através do software escolhido. As principais variáveis monitoradas foram a diferença de temperatura, o consumo de energia e o coeficiente de desempenho (COP) . Os resultados das simulações numérica e experimental mostraram que, a fim de melhorar a circulação de ar no interior de câmaras de refrigeração, minimizando as zonas com diferentes temperaturas, a utilização de um evaporador modelo cassete, atualmente utilizado em condicionadores de ar split, com o fluxo de ar em quatro direções, seria uma alternativa bastante viável para a redução de zonas com diferentes temperaturas em câmaras frigoríficas Abstract: This work aimed to propose a new configuration to improve the air distribution inside refrigerated chambers, in order to minimize zones of different temperatures. For this, a CFD tool was used (OpenFOAM), in order to simulate two configurations of air distribution inside refrigerated chambers. Two experimental prototypes were assembled, in order to analyze the air temperature distribution with the proposed settings. The results of these measurements were compared using the chosen CFD software. The main variables monitored were temperature difference, power consumption and the coefficient of performance (COP). Results of numerical and experimental simulation showed that, in order to improve the air circulation inside refrigerated chambers, minimizing zones with different temperatures, the use of an evaporator model cassette, currently used in split air conditioners, with air flow in four directions, would be a very viable alternative for the reduction of zones with different temperatures in refrigerated chambers Doutorado Máquinas Agrícolas Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Vivaldo Silveira Júnior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Dentro da indústria, os equipamentos de refrigeração ocupam um destacado papel no que se refere ao consumo de energia elétrica. A tarifação deste insumo vem sofrendo freqüentes reajustes, na medida em que sua demanda cresce e atende as necessidades econômicas do país. Os sistemas de termoacumulação representam uma alternativa para a economia do consumo energético nos períodos de maior tarifação, o que tende a atenuar os gastos com a energia elétrica. Neste trabalho, foi proposta a construção de um sistema de termoacumulação, com o objetivo de comparar esta técnica com um sistema tradicional de expansão seca em termos de consumo e demanda energética. O estudo envolveu a montagem da derivação da linha de refrigeração, a partir de um chiller, até o evaporador de uma câmara frigorífica, onde foram instalados sensores de temperatura, pressão e vazão, permitindo a avaliação das condições do processo por expansão seca. Em paralelo, foi montada uma linha de escoamento para o fluido refrigerante secundário que interligou um circuito onde o fluido é resfriado pelo sistema de refrigeração, termoacumulado em um tanque e bombeado ate um trocador de calor instalado dentro da câmara, onde é utilizado para resfriar o ambiente. A aplicação da termoacumulação objetivou alcançar as mesmas condições da câmara, mantidas pela expansão seca, com a posterior avaliação do consumo energético apresentado pelos dois sistemas. Foram instalados sensores de temperatura na linha de refrigerante secundário e também dentro da câmara. O consumo de potência da bomba e do compressor foram registrados e utilizados na comparação energética dos sistemas. A avaliação qualitativa englobou o cálculo da carga térmica empírica da câmara, bem como o registro das condições de funcionamento dos sistemas durante a expansão seca e a refrigeração do circuito secundário. A comparação dos sistemas frente ao consumo energético indicou uma economia superior a 42% na utilização da termoacumulação durante o período de ponta em comparação com o sistema de expansão seca. A aplicação da termoacumulação manteve a temperatura do interior da câmara estável durante as três horas em que o compressor permaneceu desligado, mostrando ser uma técnica de grande economia energética quando comparada com o sistema secundário sem termoacumulação, apresentando uma economia de 26% nos gastos em função deste período Abstract: In the industry, refrigeration equipments possess a detached function in electric energy consumption. The price of this input has been frequently adjusted. In the same way that the demand grows and fills the economic needs of the country. the cool storage systems represent an alternative for save power consumption during periods of peak pricing, tending to decrease spending on energy consumption. In this paper, it was proposed the construction of a system for cool storage, in order to compare that technique with a traditional dry-expansion system, in terms of consumption and energy. The study involved the derivation of the assembly line cooling from a chiller evaporator until a cold chamber, on the line, temperature, pressure and flow sensors, were installed allowing the evaluation of process conditions for dry expansion . In parallel, a line was built, through which the refrigerant is pumped through a secondary circuit where it is cooled by the cooling system, stored in a tank at low temperature, and pumped to a heat exchanger installed inside the chamber where it is used to cool the environment. . The cool storage application had as an objective maintains the room conditions as the same in dry expansion, With the subsequent evaluation of the energy consumption of each system. Temperature sensors were installed in the secondary coolant line and also inside the chamber. The power consumption of the pump and compressor were recorded and used to comparing the two systems. The evaluation, has included the empirical calculation of the heat load for the cold chamber and the recording data of the system operating conditions during the dry-expansion and the cooling by the secondary circuit The comparison between the systems has indicated energy savings of more than 42% in the use of the cool stored system during the peak period. The application of cool storage kept the temperature inside the camera steady during the three hours when the compressor was off, proving to be a technique of great energy savings when compared to the secondary system without termoacumulação, showing a 26% saving in costs due this period Mestrado Engenharia de Alimentos Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Vivaldo Silveira Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A redução do tempo de congelamento de produtos alimentícios é um objetivo almejado, devido este processo ser caro e que envolve elevado gasto energético. Os produtos alimentícios são predominantemente congelados em túneis com convecção forçada por insuflação de ar; porém, é preferível realizar a exaustão de ar, ao invés de insuflação, pelo fato da exaustão promover uma circulação de ar mais uniforme ao redor do produto. Um túnel de ar forçado por exaustão é composto por um ventilador que circula de forma a retirar o ar, produzindo uma região de baixa pressão, onde se localiza o produto, buscando uniformizar a circulação do ar frio em contato com o mesmo. Desse modo, este trabalho se propôs à montagem experimental de um túnel ¿portátil¿ de congelamento por ar forçado, onde se pode estudar a utilização de insuflação e exaustão de ar. Este túnel foi construído e alocado no interior de uma câmara de armazenagem de produtos congelados, buscando melhorar a distribuição do ar, potencializando a troca térmica entre o ar e o produto a ser congelado. A montagem foi monitorada através de termopares para determinação das curvas de congelamento e eficiência do sistema. Durante o processo de congelamento, foi avaliada a transferência de calor através da montagem, comparando os processos de exaustão e insuflação e analisados os coeficientes de transferência de calor entre o ar de resfriamento e o produto em diferentes posições e camadas do palete, bem como a distribuição do ar de resfriamento em circulação ao redor do produto. Os resultados mostraram uma redução no tempo de congelamento das amostras com a utilização do túnel ¿portátil¿ em relação ao processo sem a utilização deste aparato dentro da câmara. O processo de exaustão apresentou uma redução de até quatro horas para o congelamento em relação à insuflação. Os valores de coeficiente de convecção foram maiores para a exaustão do que para a insuflação em todas as camadas da montagem, com exceção da superior, que recebia o ar diretamente do interior da câmara na insuflação. Um coeficiente de heterogeneidade foi proposto para avaliar a diferença de temperaturas no produto durante o congelamento. Estes valores, juntamente com a análise das temperaturas obtidas no processo, mostraram que a distribuição do ar, bem como a transferência de calor, ocorre de maneira mais homogênea no interior do palete na exaustão do que na insuflação Abstract: The conditions necessary to keep the air temperature and movement at the product surface will determine the freezing process efficiency. Since the energy level could implement on the final cost, the reduction of the freezing process time was a major goal in the whole experiment. Food products are predominantly frozen in air blast freezing tunnels. Therefore, exhausting air is preferable than blowing it through, since it minimizes air short-circuiting and results in more uniform cooling. To produce an homogeneous refrigeration, the main configuration to be determined for pallets storing plastic packages in boxes are the package distribution and air orientation. The main components of an exhausting forced-air tunnel are a fan that causes the equipment inside air evacuation creating a low pressure region. The product is arranged on this spot creating uniform distribution of the cold air inside the equipment, around the product. Therefore, the objective of this work is to build an experimental portable forced-air freezing tunnel, and work on comparative studies with air exhausting and blowing. The tunnel was built and placed inside a freezing product storage chamber, and the objective was to improve the air circulation and the thermal distribution between the product and cold air, for a sample batch left inside the chamber. The batch was monitored using thermocouples for freezing variation and system efficiency graphic determination. It was also provided the heat transfer analysis, comparing the exhausting and blowing process, and the heat transfer coefficients of the cold air and the product as well as the air distribution around the product. The results have shown reduction of the freezing time of the samples when the portable tunnel was used comparing without the tunnel tests (reference). The air evacuation process reduced up to four hours with comparison to the blowing system the freezing process. Convective coefficient results were higher for air evacuation than air blowing in every part of the batch, except for the upper layer of products were the cold air of the chamber was directly in contact with the product. These results, with the temperature analysis obtained, indicated that the air distribution occurs more uniformly around the products in the exhausting process than blowing system, as well as the heat transfer Mestrado Mestre em Engenharia de Alimentos

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. O presente trabalho caracteriza-se pelo desenvolvimento de uma ferramenta de ajuda a estudantes de refrigeração para dimensionamento de câmaras frigoríficas, denominada de Sistema FRIGOFACIL. A utilização desta ferramenta visa possibilitar o aprendizado global deste conteúdo auxiliando nas etapas de projeto, instalação, operação e manutenção de câmaras frigoríficas.

Orientador: Vivaldo Silveira Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: O trabalho consiste na monitoração das condições internas de uma carroceira frigorificada por meio de instrumentação relativa ao processo de refrigeração e das condições externas ambientais, com o auxílio de sistema de aquisição de dados. Foi avaliada a influência de variáveis como radiação solar, temperatura no exterior da câmara e de procedimentos que ocorrem no transporte e na distribuição de produtos frigorificados, como a abertura de portas e carga de produtos, sobre a variação da temperatura interna. Construiu-se, a partir dos resultados experimentais obtidos, modelos empíricos capazes de predizer o tempo necessário para que o sistema retome a condição desejada após ter sofrido uma determinada perturbação. Os resultados encontrados com os testes feitos com o carro cena vazia, mostraram que a espessura de isolamento foi satisfatória na redução da troca de calor por transmissão, visto que mesmo em condições de altas temperaturas na superfície externa, a variação da temperatura interna da carroceria é desprezível. Quando da abertura de portas e introdução de carga térmica artificial, verificou-se grandes variações no valor da temperatura do ar de retorno, de até 30°C, em relação ao valor desejado, de - 18 °C, o que reforça os cuidados que devem ser tomados nos procedimentos de carga e descarga de produtos refrigerados, por meio de uma racionalização da utilização e do tempo de abertura das portas dos equipamentos de transporte frigorificado Abstract: This study consists in monitoring conditions of a refrigerated truck chassis throughout instrumentation relative to the refrigeration process and the measurement of external environmental conditions, with aid of data acquisition system. The influence of variables as solar radiation, ambient temperature and such procedures that happen during transportation and distribution of refrigerated products, such as doors opening and products load, was evaluated. An empirical model was obtained to predict the necessary time for the system to go back the set condition after having suffered a certain disturbance. The results found with the empty truck chassis tests showed that the isolation thickness was satisfactory in the transmission heat, even at surface external high temperature conditions, the variation of internal temperature is minimum. With doors opening and artificial thermal load great variations in the value of the temperature of air returning to the evaporator was observed, up to 30°C, in re1ation to the set value (-18 °C), what reinforces that should be taken care in loading and unloading procedures of refrigerated products, through rational utilization at the doors and control of doors opening time Mestrado Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Theo Guenter Kieckbusch Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Uma câmara encamisada para armazenamento frigorificado de produtos perecíveis foi projetada, e seu desempenho avaliado utilizando-se resistências elétricas como geradores de carga térmica. A camisa foi construída com chapa de madeira compensada de 1 cm de espessura (exceto 2 cm para o piso), com sua superfície interna impermeabilizada, e afixadas no interior de uma câmara convencional, formando um envelope com 5 cm de folga. O sistema frigorífico usa o refrigerante R22, um compressor aberto de 1472 W e um evaporador de 12 m2 de área nominal, colocado no interior da camisa. Ar (16,3 m3/min), esfriado pelo evaporador, circulava pela camisa, que envolvia todo o espaço interno, de 14 m3. Programou-se ensaios mantendo a temperatura na câmara a 0°C e a 10°C, sob cargas térmicas constantes de 324 a 1052 W. Conseguiu-se manter altas umidades relativas na câmara, acima de 99%, mesmo nas operações de degelo do evaporador. A temperatura foi monitorada em 43 pontos. Diferenças de temperatura entre o ar na camisa e na câmara variaram de 4 a 7,5°C conforme a carga térmica; entre o ar de insuflamento e de retorno na camisa as diferenças eram de 2 a 3,4°C. Dois tipos de controle de temperatura na câmara foram investigados: a) Onze ensaios realizados com uma válvula reguladora de capacidade do compressor, que injetava gás aquecido a montante do evaporador, confirmaram a manutenção de uma temperatura constante na câmara, mas com vazões de gás quente de 30 a 70% do total, comprometendo a eficiência energética do sistema. b) Seis ensaios utilizaram um termostato no interior da câmara, provocando variações periódicas da temperatura na camisa de ± 7,7°C. A capacitância térmica da madeira atenuou a amplitude de oscilação da temperatura por um fator de 0,3, tendo-se registrado, na câmara, variações de + 0,8°C. A válvula reguladora de capacidade aumentou o consumo de energia elétrica em 75%, em relação ao sistema que use o termostato Palavras chave: refrigeração, câmara tipo encamisada, umidade relativa. Abstract: A jacket system for cold storage room of perishable goods was designed and its performance evaluated using electric resistances as heating load. The jacket consisted of plywood panels, 1,0 cm-thick (except a 2 cm-thick floor) treated for vapour barrier and arranged inside a conventional cold room, forming a 5 cm-duct surrounding the14 - room. Air (16.3 m3/min), cooled by the evaporator, circulated through this enclosed space The refrigeration system used R-22, an open compressor (1472 W) and an evaporator (12 m2) placed inside the jacket. Tests were performed mantaining the chamber temperature at 0°C and at 10°C, with heat load ranging from 324 to 1052 W. The relative humidity was kept higher than 99%, even under evaporator defrosting. The temperature was monitored at 43 points. Temperature differences between the air in the jacket and in the chamber ranged between 4 and 7,5°C depending on the heating load. The increase in air temperature along the jacket was 2 to 3,4°C. Two types of cold room temperature controlers were used: a) A compressor capacity control valve that delivered hot gas directly before the evaporator was able to mantain a constant temperature at expenses of a relative high hot gas flow rate, compromising the energy eficiency. b) A thermostat placed inside the cold room, acting on the compressor, promoting a periodic air temperature inside the jacket of + 7,7°C. The thermal capacitance of the wood panels damped the amplitude of the temperature oscilation by a factor of 0,3. Temperature variation found inside the chamber was ± 0,8°C. The capacity control valve increased the electric energy consumption in 75%, compared to the system that used a thermostat for temperature control. Mestrado Mestre em Engenharia de Alimentos