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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34544| Título: | Análise experimental de um aquecedor do tipo radiador assistido pelo princípio de funcionamento de termossifões |
| Título(s) alternativo(s): | Experimental analysis of a radiator-type heater assisted by thermosyphons operating principle |
| Autor(es): | Dimbarre, Victor Vaurek |
| Orientador(es): | Alves, Thiago Antonini |
| Palavras-chave: | Análise térmica Tubos de calor Meios de transferência de calor Desempenho - Avaliação Thermal analysis Heat pipes Heat-transfer media Performance - Evaluation |
| Data do documento: | 10-Abr-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | DIMBARRE, Victor Vaurek. Análise experimental de um aquecedor do tipo radiador assistido pelo princípio de funcionamento de termossifões. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2024. |
| Resumo: | A eficiência térmica desempenha um papel crucial em diversas aplicações industriais e de engenharia, sendo um indicador fundamental para avaliar o desempenho desses sistemas. Os aquecedores do tipo radiador são conhecidos por sua característica compacta, permitindo grandes trocas térmicas em um volume reduzido. Os sistemas baseados no princípio de funcionamento de termossifões aproveitam o calor latente de vaporização de um fluido de trabalho em condição bifásica para transferir calor. Esse processo ocorre através da absorção de calor na região do evaporador, que é então transportado até a região do condensador, onde o fluido de trabalho se condensa e retorna ao evaporador, completando o ciclo termodinâmico. A eficiência térmica desses dispositivos passivos depende de vários parâmetros, incluindo as propriedades termofísicas do fluido de trabalho, a geometria do sistema e a diferença de temperatura entre as regiões quente e fria. No presente trabalho foi realizada uma análise experimental do funcionamento de dois aquecedores do tipo radiador. Um deles, aquecedor comercial, foi mantido como referência, utilizando óleo como fluido de trabalho; e no outro aquecedor, protótipo, foram feitas algumas alterações para seu funcionamento ser baseado no princípio de termossifões. Nesse protótipo foi utilizado água destilada como fluido de trabalho e preenchido com distintas razões de preenchimento (40%,50% e 60%), para avaliar a distribuição de temperatura, a pressão de trabalho e o tempo necessário para atingir o regime permanente. Os resultados levam a conclusão de que o protótipo quando preenchido com razão de preenchimento de 40% apresenta as melhores características de otimização quando comparados aos demais, sendo 62% mais rápido no alcance da temperatura operacional, apresenta um gradiente térmico de 3ºC enquanto o comercial de 15ºC e, em contrapartida, apresenta uma temperatura máxima de 10ºC abaixo do comercial. De forma geral, esse dispositivo apresenta-se como uma alternativa promissora em comparação com outros aquecedores, oferecendo um consumo energético equivalente para garantir o conforto térmico em ambientes domésticos. |
| Abstract: | Thermal efficiency plays a crucial role in various industrial and engineering applications, serving as a fundamental indicator to assess the performance of these systems. Radiator-type heaters are known for their compact feature, allowing for large thermal exchanges in a reduced volume. Systems based on the thermosyphon operating principle harness the latent heat of vaporization of a working fluid in a twophase condition to transfer heat. This process involves heat absorption in the evaporator region, which is then transported to the condenser region, where the working fluid condenses and returns to the evaporator, completing the thermodynamic cycle. The thermal efficiency of these passive devices depends on several parameters, including the thermophysical properties of the working fluid, system geometry, and the temperature difference between hot and cold regions. In this study, an experimental analysis of the operation of two heaters was conducted. One of them, a commercial heater, was kept as a reference, using oil as the working fluid; while in the other heater, prototype, some modifications were made to operate based on the thermosyphon principle. In the prototype, distilled water was used as the working fluid and filled with different filling ratios (40, 50, and 60%), to assess temperature distribution, working pressure, and the time required to reach steady-state conditions. The results lead to the conclusion that the prototype, when filled with a filling ratio of 40%, exhibits the best optimization characteristics compared to the others. It is 62% faster in reaching operational temperature, has a thermal gradient of 3ºC compared to the commercial heater's 15ºC, and conversely exhibits a maximum temperature 10ºC lower than the commercial heater. Overall, this device proves to be a promising alternative compared to commercial heater, providing comparable energy consumption to ensure thermal comfort in household environments. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34544 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
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