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Título: Análise numérica do coeficiente de transferência de calor convectivo forçado interno em edificações
Título(s) alternativo(s): Numerical analyses of the internal forced convective heat transfer coefficients in buildings
Autor(es): Taborda, Guilherme Alex de Cristo
Orientador(es): Santos, Gerson Henrique dos
Palavras-chave: Análise numérica
Meios de transferência de calor
Energia elétrica - Medição
Edifícios - Consumo de energia
Numerical analysis
Heat-transfer media
Electric power - Measurement
Buildings - Energy consumption
Data do documento: 16-Nov-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: TABORDA, Guilherme Alex de Cristo. Análise numérica do coeficiente de transferência de calor convectivo forçado interno em edificações. 2017. 69 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2017.
Resumo: Um fator primordial para melhorar a eficiência energética em edificações é a compreensão correta dos fenômenos de transferência de calor dentro dos ambientes, para permitir uma avaliação precisa das cargas de condução através do envelope do prédio. A magnitude e a interação entre os modos de transferência de calor convectivo e radiativo podem ter um impacto significativo nas cargas de aquecimento ou resfriamento e, portanto, no desempenho energético do edifício. Os modos de transferência de calor por condução e radiação são modelados com uma precisão razoável, utilizando-se modelos tradicionalmente empregados na construção de códigos de simulação de energia. No entanto, incertezas significativas podem aparecer relacionadas aos coeficientes de transferência de calor convectivo (CTCC) internos devido às geometrias complexas, efeitos de empuxo e assimetrias térmicas, além de efeitos associados à ventilação natural e à presença de mobílias. No que diz respeito à convecção forçada ou mista, a validade dos CTCC encontrados na literatura é muitas vezes uma questão de dúvida devido aos padrões internos de escoamento de ar causados por diferentes configurações de entrada/saída de ar. Portanto, para entender melhor os padrões de escoamento criados por condicionadores de ar do tipo split, simulações de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) bidimensionais (2D) são realizadas, fornecendo dados para avaliação de CTCC para paredes verticais, teto e piso. Diferentes vazões de ar e temperaturas de superfície são usadas para analisar a influência da recirculação de ar através do evaporador, o que tem sido pouco explorado na literatura. As comparações com as correlações existentes e o importante impacto do CTCC interno sobre o consumo de energia de um aparelho de ar condicionado tipo split são apresentados e discutidos.
Abstract: A prime factor for improving building energy efficiency is the correct understanding of heat transfer phenomena within the enclosures for accurate assessment of conduction loads through the building envelope. The magnitude and the interaction between convective and radiative heat transfer modes may have a significant impact on heating or cooling loads and, therefore, on the building energy performance. The conductive and radiative heat transfer modes are modelled with a reasonable accuracy by using models traditionally employed by building energy simulation codes. However, significant uncertainties may appear related to internal convective heat transfer coefficients (CHTC) due to complex geometries, buoyant effects and thermal asymmetries, besides effects associated to natural ventilation and the presence of furniture. Concerning forced or mixed convection, the validity of CHTC found in the literature is often a matter of doubt due to internal airflow patterns caused by different air inlet/outlet configurations. Therefore, to better understand the airflow patterns created by split type air conditioners, two-dimensional (2D) Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations are performed, providing data for the assessment of CHTC for vertical walls, ceiling and floor. Different airflow rates and surface temperatures are used to analyse the influence of air recirculation through the evaporator, which has been barely explored in the literature. Comparisons with existing correlations and the important impact of internal CHTC on energy consumption of a split type air conditioner are presented and discussed.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16288
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