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Título: Análise numérico-experimental da minimização da formação de gelo poroso em placas planas
Título(s) alternativo(s): Numerical-experimental analysis of the minimizing frost formation on flat plates
Autor(es): Biglia, Felipe Mercês
Orientador(es): Alves, Thiago Antonini
Palavras-chave: Análise numérica
Gelo
Superfícies (Tecnologia)
Refrigeração
Numerical analysis
Ice
Surfaces (Technology)
Refrigeration and refrigerating machinery
Data do documento: 24-Ago-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: BIGLIA, Felipe Mercês. Análise numérico-experimental da minimização da formação de gelo poroso em placas planas. 2018. 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2018.
Resumo: O presente trabalho compreende uma análise numérico-experimental do processo de formação de gelo poroso em placas planas com diferentes tratamentos superficiais. Tal fenômeno ocorre quando o escoamento da mistura ar e vapor d’água entra em contato com superfícies que apresentam temperaturas inferiores a 0ºC, presentes em diversas aplicações comerciais e industriais que atingem baixas temperaturas, passando diretamente para o estado sólido (mudança de fase por ressublimação), dando origem a uma estrutura porosa, estruturada por cristais irregulares de gelo. Seu acúmulo implica no aumento da demanda energética e diminuição no desempenho de diversos equipamentos envolvidos no processo de refrigeração, reduzindo sua eficiência e tornando necessária sua retirada periódica, resultando em gastos. Neste contexto, foi desenvolvido um aparato experimental de baixo custo, possibilitando uma análise experimental do fenômeno em estudo. As condições ambientais avaliadas são a temperatura da superfície fria, temperatura ambiente, umidade e velocidade do ar. O material das superfícies em estudo são o alumínio, cobre e latão com diferentes acabamentos superficiais, designados como superfície: lisa, ranhurada (hidrofílica) e envernizada (hidrofóbica). A análise numérico-experimental demonstra medições e simulações da espessura, temperatura superficial e velocidade de deposição da camada de gelo poroso em função do tempo transcorrido. Os resultados numéricos tiveram boa concordância com os resultados experimentais, indicando que a superfície envernizada, com características hidrofóbicas, apresenta maior dificuldade em prover o fenômeno.
Abstract: This Master's Dissertion comprises a numerical-experimental analysis of frost formation on flat plates with different surface treatments. This phenomenon occurs when the flow of the air and water vapour mixture comes into contact with surfaces that have temperatures below 0ºC, present in several commercial and industrial applications that reach low temperatures, going directly to the solid state (phase transition by resublimation), giving rise to a porous structure, organized by irregular crystals of ice. It's accumulation implies in the increase of energy demand and decrease in the performance of several equipment involved in the refrigeration process, reducing your efficiency and making necessary a periodic withdrawal, resulting in expenses. In this context, an experimental apparatus of low cost was developed, allowing an experimental analysis of the phenomenon under study. The environmental conditions evaluated are the plate surface temperature, ambient temperature, humidity and air velocity. The material of the surfaces under study are aluminum, copper and brass with different surface finishes, designated as: smooth, grooved (hydrophilic) and varnished (hydrophobic). The numericalexperimental analysis demonstrates measurements and simulations of the thickness, surface temperature and deposition velocity of the frost by elapsed time. The numerical results had good agreement with the experimental results, indicating that the varnished surface, with hydrophobic characteristics, presents greater difficulty in providing the phenomenon.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3440
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